JP7456254B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来から、プリンタ、ファックス、複写機、及びこれらの複合機等の画像形成装置では、感光体に形成されたトナー像を転写ベルト等の転写体に転写した後、記録媒体に転写する画像形成装置が知られている。

例えば特許文献１では、感光体、中間転写ベルト、感光体をクリーニングするクリーニング手段等を有する電子写真装置が開示されており、感光体と中間転写ベルトのユニバーサル硬さ値（ＨＵ）と弾性変形率を所定の範囲にすることが開示されている。特許文献１によれば、高硬度かつ高弾性変形率の表面を有する機械的強度の高い感光体を搭載した中間転写方式の電子写真装置において、感光体の表面に特徴的な傷が突発的に生じても、それによる弊害が抑制され、良好な画像を継続して形成することができるとしている。

しかし、転写ベルトにおいては、紙粉の他、シリカといったトナー外添剤等の異物が付着するため、高品質な画像形成を阻害するおそれがある。転写ベルトに異物が付着した状態で、感光体との接触圧などの外部からの圧力が付与されると、異物が転写ベルトに固着するいわゆるフィルミングが生じてしまう。

特許文献２では、中間転写ベルトと中間転写ベルトをクリーニングするクリーニングブレードを有する画像形成装置が開示されており、中間転写ベルトのマルテンス硬度と弾性仕事率を規定する構成が開示されている。特許文献２によれば、中間転写ベルトの紙粉フィルミングを良好に除去でき、かつ、良好なクリーニング性を得ることができるとしている。

しかしながら、従来技術においては、転写ベルト上の異物を除去することに着目されており、転写ベルトのフィルミングの発生自体を抑制することについてはいまだ不十分である。

そこで本発明は、像担持体からの像が転写される転写体におけるフィルミング（異物固着）の発生を抑制することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、複数の像担持体と、前記複数の像担持体が担持する像が転写される回転可能な転写体とを有する画像形成装置であって、前記転写体の弾性仕事率は、前記複数の像担持体の弾性仕事率よりも大きく、前記転写体の回転方向における最上流側の前記像担持体と前記転写体との弾性仕事率の差分は、前記最上流側の像担持体以外の像担持体と前記転写体との弾性仕事率の差分よりも小さく、前記複数の像担持体と前記転写体との弾性仕事率の差分は、前記転写体の回転方向の下流側にいくにつれて大きくなることを特徴とする。

本発明によれば、像担持体からの像が転写される転写体におけるフィルミング（異物固着）の発生を抑制することができる画像形成装置を提供することができる。

本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 感光体の一例を示す概略断面図（ａ）～（ｄ）である。 感光体と転写ベルトの弾性仕事率［％］を変化させたときのフィルミングの発生有無を調べた結果を示す図である。

以下、本発明に係る画像形成装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

（第１の実施形態）
本実施形態の画像形成装置は、複数の像担持体と、前記複数の像担持体が担持する像が転写される回転可能な転写体とを有する画像形成装置であって、前記転写体の弾性仕事率は、前記複数の像担持体の弾性仕事率よりも大きく、前記転写体の回転方向における最上流側の前記像担持体と前記転写体との弾性仕事率の差分は、前記最上流側の像担持体以外の像担持体と前記転写体との弾性仕事率の差分よりも小さいことを特徴とする。

本実施形態の画像形成装置において、転写体としては、像担持体（例えば感光体）が担持する可視像（トナー像、トナー画像とも称する）が転写される転写ベルトが挙げられる。本実施形態では、転写体として転写ベルトを例に挙げて説明する。

図１に、本実施形態の画像形成装置の一例を示す。
本実施形態の画像形成装置は、感光体１、帯電器２、現像器４、感光体クリーニングユニット７が一体化されたプロセスユニット１０等を備えている。プロセスユニット１０は並列に４個配設され、例えばブラック、シアン、マゼンタ、イエロー用のプロセスユニットが用いられる。フルカラー画像形成時は、各色の可視像が転写ベルト１５に順次重ねられて転写される。

本実施形態の画像形成装置は、プロセスユニット１０を４つ有しており、それぞれ符号１０ａ～１０ｄで表されている。プロセスユニット１０ａ～１０ｄを区別せず説明する際は、プロセスユニット１０と記載する。また、プロセスユニット１０ａ～１０ｄは、それぞれ感光体１、帯電器２、現像器４、感光体クリーニングユニット７を有しており、例えば感光体については、感光体１ａ～１ｄとして表されている。図１では、帯電器２ｂ～２ｄ、現像器４ｂ～４ｄ、感光体クリーニングユニット７ｂ～７ｄの符号を省略している。また、それぞれ区別せず説明する際は、感光体１、帯電器２、現像器４、感光体クリーニングユニット７と記載する。

像担持体の一例である感光体１は、円筒形のドラム状の感光体ドラムとしており、感光体１は矢印の方向に回転している。

ここで、感光体１の一例について説明する。図２は、感光体１の一例を説明するための概略断面図である。図２（ａ）は、導電性支持体９１上に表面近傍に無機微粒子を含有した感光層９２を設けた一例である。図２（ｂ）は、導電性支持体９１上に感光層９２及び無機微粒子を含有した表面層９３を設けた一例である。図２（ｃ）は、導電性支持体９１上に電荷発生層９２１、電荷輸送層９２２を積層した感光層９２及び無機微粒子を含有した表面層９３を設けた一例である。図２（ｄ）は、導電性支持体９１上に下引き層９４を設け、その上に電荷発生層９２１と電荷輸送層９２２とを積層した感光層９２及び無機微粒子を含有した表面層９３を設けた一例である。

導電性支持体９１としては、体積抵抗１０^１０［Ω・ｃｍ］以下の導電性を示すものを使用することができる。例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニクロム、銅、金、銀、白金などの金属、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物を、蒸着またはスパッタリングにより、フィルム状もしくは円筒状のプラスチック、紙に被覆したもの等を使用することができる。この他、上記支持体上に導電性粉体を適当な結着樹脂に分散して塗工したものも、導電性支持体９１として用いることができる。さらに、適当な円筒基体上にポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、塩化ゴム、テフロン（登録商標）などの素材に導電性粉体を含有させた熱収縮チューブによって導電性層を設けてなるものも、導電性支持体９１として良好に用いることができる。

感光層９２は単層でも積層でもよいが、電荷発生層９２１と電荷輸送層９２２とで構成されていてもよい。
電荷発生層９２１は、電荷発生物質を主成分とする層である。電荷発生層９２１には、公知の電荷発生物質を用いることが可能であり、その代表として、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、キナクリドン系顔料、キノン系縮合多環化合物、スクアリック酸系染料、他のフタロシアニン系顔料、ナフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩系染料等が挙げられ用いられる。これら電荷発生物質は単独でも、２種以上混合してもかまわない。

電荷発生層９２１は、必要に応じて結着樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などを用いて分散し、これを導電性支持体９１上に塗布し、乾燥することにより形成される。
必要に応じて電荷発生層９２１に用いられる結着樹脂としては、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリ－Ｎ－ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド、ポリビニルベンザール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、塩化ビニル－酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリフェニレンオキシド、ポリアミド、ポリビニルピリジン、セルロース系樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等が挙げられる。

結着樹脂の量は、電荷発生物質１００重量部に対し０～５００重量部、好ましくは１０～３００重量部が適当である。

塗布液の塗工法としては、浸漬塗工法、スプレーコート、ビートコート、ノズルコート、スピナーコート、リングコート等の方法を用いることができる。電荷発生層９２１の膜厚は、０．０１～５［μｍ］程度が適当であり、好ましくは０．１～２［μｍ］である。

電荷輸送層９２２は、電荷輸送物質および結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを電荷発生層９２１上に塗布、乾燥することにより形成できる。また、必要により可塑剤、レベリング剤、酸化防止剤等を添加することもできる。電荷輸送物質には、電子輸送物質と正孔輸送物質とがある。電子輸送物質及び正孔輸送物質としては、公知の材料を用いることができる。

結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン－アクリロニトリル共重合体、スチレン－ブタジエン共重合体、スチレン－無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル－酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアレート、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ－Ｎ－ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。

電荷輸送物質の量は、結着樹脂１００重量部に対し、２０～３００重量部が好ましく、より好ましくは４０～１５０重量部である。また、電荷輸送層９２２の膜厚は解像度・応答性の点から、２５［μｍ］以下とすることが好ましい。下限値に関しては、使用するシステム（特に帯電電位等）に異なるが、５［μｍ］以上が好ましい。本実施形態の感光体１では、その電荷輸送層９２２中に可塑剤やレベリング剤を添加してもよい。可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレートなど一般の樹脂の可塑剤として使用されているものがそのまま使用でき、その使用量は、結着樹脂に対して０～３０重量％程度が好ましい。レベリング剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルなどのシリコーンオイル類や、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマーあるいは、オリゴマーが使用され、その使用量は結着樹脂に対して、０～１重量％が好ましい。

電荷輸送層９２２が最表層となる場合は、電荷輸送層９２２に無機微粒子が含有されている。無機微粒子としては、銅、スズ、アルミニウム、インジウムなどの金属粉末、酸化珪素、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、チタン酸カリウムなどの無機材料が挙げられる。特に金属酸化物が良好であり、さらには、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン等が有効に使用できる。

無機微粒子の平均一次粒径は、０．０１～０．５［μｍ］であることが表面層９３の光透過率や耐摩耗性の点から好ましい。無機微粒子の平均一次粒径が０．０１［μｍ］以下の場合は、耐摩耗性の低下、分散性の低下等を引き起こし、０．５［μｍ］以上の場合には、分散液中において無機微粒子の沈降性が促進されたり、トナーの感光体表面へのフィルミングが発生したりする可能性がある。

無機微粒子の添加量は、高いほど耐摩耗性が高いので良好であるが、高すぎる場合には残留電位の上昇、保護層の書き込み光透過率が低下し、副作用を生じる場合がある。従って、概ね全固形分に対して、３０重量％以下が好ましく、より好ましくは２０重量％以下である。その下限値は、３重量％が好ましい。

また、これらの無機微粒子は少なくとも一種の表面処理剤で表面処理させることが可能であり、そうすることが無機微粒子の分散性の面から好ましい。

無機微粒子の分散性の低下は残留電位の上昇だけでなく、塗膜の透明性の低下や塗膜欠陥の発生、さらには耐摩耗性の低下をも引き起こすため、高耐久化あるいは高画質化を妨げる問題に発展する可能性がある。

次に、感光層９２が単層構成の場合について述べる。
上述した電荷発生物質を結着樹脂中に分散した感光体１が使用できる。単層の感光層９２は、電荷発生物質、電荷輸送物質、結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することによって形成できる。

また、単層の感光層９２が表面層９３になる場合も、上記無機微粒子が含有されている。さらに、この感光層９２には上述した電荷輸送材料を添加した機能分離タイプとしても良く、良好に使用できる。また、必要により、可塑剤やレベリング剤、酸化防止剤等を添加することもできる。結着樹脂としては、先に電荷輸送層９２２で挙げた結着樹脂をそのまま用いるほかに、電荷発生層で挙げた結着樹脂を混合して用いてもよい。

結着樹脂１００重量部に対する電荷発生物質の量は５～４０重量部が好ましく、電荷輸送物質の量は０～１９０重量部が好ましく、さらに好ましくは５０～１５０重量部である。単層の感光層９２は、電荷発生物質、結着樹脂を必要ならば電荷輸送物質とともにテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクロロエタン、シクロヘキサン等の溶媒を用いて分散機等で分散した塗工液を、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコートなどで塗工して形成できる。
単層の感光層９２の膜厚は、５～２５［μｍ］程度が好ましい。

また、本実施形態の感光体１においては、導電性支持体９１と感光層９２との間に下引き層９４を設けることができる。下引き層９４は一般には樹脂を主成分とするが、これらの樹脂はその上に感光層９２を溶剤で塗布することを考えると、一般の有機溶剤に対して耐溶剤性の高い樹脂であることが望ましい。

このような樹脂としては、ポリビニルアルコール、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロン等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド－メラミン樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂等が挙げられる。

また、下引き層９４にはモアレ防止、残留電位の低減等のために、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム等で例示できる金属酸化物の微粉末顔料を加えてもよい。この下引き層９４は前述の感光層９２の如く適当な溶媒、塗工法を用いて形成することができる。さらに、下引き層９４として、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用することもできる。この他にも、公知のものを用いることができる。
下引き層９４の膜厚は１～５［μｍ］が好ましい。

本実施形態の感光体１においては、感光層９２の最表面に無機微粒子を含有させた表面層９３を設けることができる。表面層９３は、無機微粒子とバインダー樹脂を含むことが好ましい。バインダー樹脂は、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂などの架橋樹脂が用いられる。

微粒子としては、有機系微粒子及び無機微粒子が用いられる。有機系微粒子としては、フッ素含有樹脂微粒子、炭素系微粒子などが上げられる。銅、スズ、アルミニウム、インジウムなどの金属粉末、酸化珪素、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、チタン酸カリウムなどの無機材料が挙げられる。特に金属酸化物が良好であり、さらには、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン等が有効に使用できる。

無機微粒子の平均一次粒径は、０．０１～０．５［μｍ］あることが表面層９３の光透過率や耐摩耗性の点から好ましい。無機微粒子の平均一次粒径が０．０１［μｍ］以下の場合は、耐摩耗性の低下、分散性の低下等を引き起こし、０．５［μｍ］以上の場合には、分散液中において無機微粒子の沈降性が促進されたり、トナーの感光体表面へのフィルミングが発生したりする可能性がある。

表面層９３中の無機微粒子濃度は、高いほど耐摩耗性が高いので良好であるが、高すぎる場合には残留電位の上昇、保護層の書き込み光透過率が低下し、副作用を生じる場合がある。従って、概ね全固形分に対して、５０重量％以下が好ましく、より好ましくは３０重量％以下である。その下限値は、５重量％が好ましい。また、これらの無機微粒子は少なくとも一種の表面処理剤で表面処理させることが可能であり、そうすることが無機微粒子の分散性の面から好ましい。無機微粒子の分散性の低下は残留電位の上昇だけでなく、塗膜の透明性の低下や塗膜欠陥の発生、さらには耐摩耗性の低下をも引き起こす場合があるため、高耐久化あるいは高画質化を妨げる場合がある。

表面処理剤としては、従来用いられている表面処理剤を使用することができるが、無機微粒子の絶縁性を維持できる表面処理剤が好ましい。例えば、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、ジルコアルミネート系カップリング剤、高級脂肪酸等、あるいはこれらとシランカップリング剤との混合処理や、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、シリコーン、ステアリン酸アルミニウム等、あるいはそれらの混合処理が無機微粒子の分散性及び画像ボケの点からより好ましい。

シランカップリング剤による処理は、画像ボケの影響が強くなるが、上記の表面処理剤とシランカップリング剤との混合処理を施すことによりその影響を抑制できる場合がある。

表面処理量については、用いる無機微粒子の平均一次粒径によって異なるが、３～３０［ｗｔ％］が好ましく、５～２０［ｗｔ％］がより好ましい。表面処理量がこの範囲であると、無機微粒子の分散効果が得られ、残留電位の著しい上昇を抑制できる。これら無機微粒子の材料は単独もしくは２種類以上混合して用いられる。
表面層９３膜厚は、１．０～８．０［μｍ］の範囲であることが好ましい。

長期的に繰り返し使用される感光体１は、機械的に耐久性が高く、摩耗しにくいものとすることが好ましい。しかし、画像形成装置内における、帯電器などから、オゾン及びＮＯｘガスなどが発生し感光体１の表面に付着すると、画像流れが発生することがある。この画像流れを防止するためには、感光層９２をある一定速度以上に摩耗させることが好ましい。このような長期的な繰り返し使用を考慮した場合、表面層９３は１．０［μｍ］以上の膜厚であることが好ましい。また、表面層９３膜厚が８．０［μｍ］以下であることが好ましく、この場合、残留電位上昇や微細ドット再現性の低下を抑制できる。

無機微粒子の材料は、適当な分散機を用いることにより分散できる。また、分散液中での無機微粒子の平均粒径は、１［μｍ］以下が好ましく、より好ましくは０．５［μｍ］以下であり、表面層９３の透過率の点から好ましい。

感光層９２上に表面層９３を設ける方法としては、浸漬塗工方法、リングコート法、スプレー塗工方法など用いられる。このうち一般的な表面層９３の製膜方法としては、微小開口部を有するノズルより塗料を吐出し、霧化することにより生成した微小液滴を感光層９２上に付着させて塗膜を形成するスプレー塗工方法が用いられる。ここで用いられる溶剤としては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、ジクロロメタン、モノクロロベンゼン、ジクロロエタン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトンなどが用いられる。

表面層９３は、残留電位低減、応答性改良のため、電荷輸送物質を含有しても良い。電荷輸送物質は、電荷輸送層の説明のところに記載した材料を用いることができる。電荷輸送物質として、低分子電荷輸送物質を用いる場合には、表面層９３中における濃度傾斜を有しても構わない。

また、表面層９３には電荷輸送物質としての機能とバインダー樹脂の機能を持った高分子電荷輸送物質も良好に使用される。これら高分子電荷輸送物質から構成される表面層９３は耐摩耗性に優れたものである。高分子電荷輸送物質としては、公知の材料が使用できるが、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエーテルの中から選ばれる少なくとも一つの重合体であることが好ましい。特に、トリアリールアミン構造を主鎖および／または側鎖に含むポリカーボネートが好ましい。

感光体１の表面層９３の弾性仕事率、或いはマルテンス硬さは、無機微粒子の添加量や樹脂種により、適宜、弾性仕事率、マルテンス硬度を制御する。ポリカーボネート、ポリアリレートなどの樹脂は、樹脂骨格中に剛直な構造を取り込むことにより、弾性仕事率及びマルテンス硬度が高まる。また、上記高分子電荷輸送物質を採用することにより、弾性仕事率及びマルテンス硬度が高まる。

従って、上述の感光体１の例において弾性仕事率を調整する方法としては、適宜変更することができるが、上述したように、例えば最表層等の最も表面にある層に含まれる無機微粒子の添加量や樹脂種を変更する方法等が挙げられる。

帯電器２は、感光体１を帯電させる帯電手段であり、ローラ形状としている。帯電器２は感光体１の表面に圧接されており、感光体１の回転により従動回転する。帯電器２を用いて、例えば高圧電源によりＤＣあるいはＤＣにＡＣが重畳されたバイアスを印加することで、感光体１を一様に帯電させる。

なお、本例では、帯電器２をローラ形状とする帯電方式としているが、これに限られるものではなく、この他にも例えば、ワイヤ状の部材を用いた放電式の帯電方式としてもよい。

露光手段３は、潜像形成手段であり、露光手段３により感光体１に画像情報が露光され、静電潜像が形成される。露光は、例えばレーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナやＬＥＤなどを用いて行うことができる。

現像器４は、トナー（現像剤）が収納された現像手段であり、現像器４により感光体１の静電潜像をトナー像として顕像化する。現像器４は、例えば高圧電源から供給される所定の現像バイアスによって顕像化する。

感光体クリーニングユニット７は、内部に感光体クリーニングブレード６を有し、感光体１のクリーニングを行う。感光体クリーニングユニット７ａ～７ｄは、それぞれ感光体クリーニングブレード６ａ～６ｄを有しており、本例では、６ｂ～６ｄの符号を省略している。

転写ベルト１５は、転写駆動ローラ２１、クリーニング対向ローラ１６、１次転写ローラ５、テンションローラ２０により張架されており、駆動モータにより転写駆動ローラ２１を介して図中矢印方向に回転駆動する。また、転写ベルト１５の張架機構として、テンションローラ２０の両側をばねにより加圧している。

転写ベルト１５（中間転写ベルトなどと称してもよい）は、多層構造、単層構造のいずれでも良い。
転写ベルト１５の素材としては、例えばＰＩ（ポリイミド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＴＰＩ（熱可塑性ポリイミド）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）を、用いることができる。また、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等を用いることができる。

ここで、熱硬化性のＰＩ（ポリイミド）やＰＡＩ(ポリアミドイミド)は遠心成形等で成形され、連続成形できないために工数が掛かりコストは高くなってしまう。一方、熱可塑性であるＴＰＩ、ＰＶＤＦ、ＰＥＥＫ、ＰＣ、ＰＰＳ等は連続成形である押し出し成形が可能で、高生産効率であることにより低コスト化が可能である。転写ベルト１５の特性（硬度、弾性仕事率）としては、ＴＰＩが好適であり、低コストでかつ耐久性が高く、長寿命の転写ベルトとして使用できる。

また、転写ベルト１５に導電性を付与する導電性付与材を含んでいてもよく、導電性付与材としては、一般的に導電性フィラーが挙げられる。導電性フィラーとしては、金属系、金属酸化物系、金属被覆系、カーボン系が挙げられる。
金属系（Ａｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，ステンレス等）は最も導電性が高く、高抵抗を狙う場合には留意する。また、高価なＡｕ，Ａｇ以外は酸化しやすく、抵抗値が変化する場合があることに留意する。
金属酸化物系（ＳｎＯ_２，Ｉｎ_２Ｏ_３，ＺｎＯ）は導電性を得るためには、樹脂の合計に対し１０～５０質量％配合することが好ましく、ポリマーの機械特性が低下する場合があることに留意する。また、高コスト材料となる場合があることに留意する。
カーボン系は価格も安く、中～高抵抗範囲も制御可能である。

一般的には、比較的安価で環境依存性を受けにくい導電性カーボンが導電性付与剤として好適である。カーボンはその製造方法により、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等があり、導電性ベルトには、ファーネスブラックやアセチレンブラック等が使用されることが多い。

また、融点３６０℃以下の半芳香族系結晶性熱可塑性ポリイミドと、導電性付与剤とを含有することで、コストを抑えた転写ベルト１５とすることができる。特に、転写ベルト１５が、融点３６０℃以下の半芳香族系結晶性熱可塑性ポリイミドと、次の第１群から選ばれる少なくとも１種と、導電性付与剤とを含有することでコストを抑えることができる。（第一群：ポリエーテルミド、熱可塑性ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ）

転写ベルト１５における、ベルトの硬度、弾性仕事率は、材料の素材固有の特性に加え、カーボンの種類や量などの組成や成形条件の影響を受ける。特に成形時の冷却速度の影響を受け、冷却速度は遅い方が硬度が高くなりやすい。冷却速度はマンドレルの温度制御、ベルトの引き抜き速度などでコントロールすることができる。また、成形後のアニール処理でも硬度が高くなる場合もある。
従って、転写ベルト１５の弾性仕事率を調整する方法としては、例えば用いる材料の種類を適宜選択する他、導電性カーボンの種類や量、成形条件を変更する方法等が挙げられる。

転写駆動ローラ２１は、２次転写対向ローラとも称され、２次転写を行う際の対向ローラとしても機能する。

なお、プロセスユニット１０と転写駆動ローラ２１の駆動源は、独立していてもよいし、共通していてもよいが、装置本体の小型化や低コスト化の観点から、共通していることが好ましい。また、少なくともブラック用のプロセスユニット１０と転写駆動ローラ２１の駆動源が共通していることが好ましく、同時にＯＮ／ＯＦＦさせることが好ましい。

転写ベルトクリーニングユニット３２は、転写ベルト１５に対してカウンタ当接されるクリーニングブレード３１を有する。クリーニングブレード３１により転写ベルト１５上の転写残トナー等を掻き取ることでクリーニングを行う。

なお、転写ベルト１５のクリーニングは、ブレードクリーニング方式に限られるものではなく、この他にも例えば、ブラシやローラを用いた静電方式等も可能である。静電方式の場合、クリーニングブレード３１の代わりに、例えば、バイアス印加されるクリーニングブラシやクリーニングローラを用いる。静電方式の場合、画像形成装置の使用状況に応じて転写残トナーの予備荷電が必要になることがあり、クリーニングユニット自体が大型化する、高圧電源が１～２系統追加になる、バイアスクリーニングのための余分な動作が必要になる等の問題が生じる場合がある。そのため、装置本体の小型化や低コスト化、清掃性の観点からは、ブレードクリーニング方式が好ましい。

クリーニングブレード３１により掻き取られた転写残トナーは、トナー搬送経路を通り、中間転写体用廃トナー収納部３３に収納される。

１次転写ローラ５は、転写ベルト１５を介して対向配置される。例えば、単独の高圧電源により、所定の１次転写バイアスを１次転写ローラ５に印加させることで、感光体１上のトナー像を転写ベルト１５に転移させる。

なお、本実施形態の画像形成装置は、１次転写ローラ５ａ～５ｄを有しており、５ｂ～５ｄの符号は省略している。１次転写ローラ５ａ～５ｄを区別せずに説明する場合、１次転写ローラ５と記載する。

１次転写ローラ５としては、適宜変更することが可能であり、例えば金属ローラ（アルミ、ＳＵＳ等）、イオン導電性ローラ（ウレタンとカーボンを分散させたもの、ＮＢＲ（アクリロニトリル・ブタジエンゴム）、ヒドリンゴム等）、電子導電タイプのローラ（ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）等）などが挙げられる。

本実施形態では、感光体１上のトナー像を転写ベルト１５に転写することを一次転写と称し、転写ベルト１５上のトナー像を転写材（記録媒体）に転写することを二次転写と称する。

２次転写は、例えばローラ方式、ベルト方式により行うことができ、本実施形態では２次転写ローラ２５を用いるローラ方式を例に挙げて図示している。
２次転写ローラ２５としては、例えば、イオン導電性ローラ（ウレタンとカーボンを分散させたもの、ＮＢＲ（アクリロニトリル・ブタジエンゴム）、ヒドリンゴム等）、電子導電タイプのローラ（ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム））等を用いることができる。

ベルト方式の場合、２次転写ベルトを用い、２次転写ローラ２５の位置に配置されるローラ部材やその他のローラ部材を用いて２次転写ベルトを張架させる。駆動モータによってローラ部材を回転駆動させ、２次転写ベルトを回転駆動させる。

なお、２次転写ローラ２５をクリーニングするためのクリーニング手段を用いてもよい。２次転写ローラ２５のクリーニングとしては、例えば、２次転写ローラ２５に対してカウンタ当接されるクリーニングブレードを用いることができる。２次転写ベルトについても同様にクリーニング手段を用いてもよい。

転写材２６（記録媒体）は、転写材カセット２２もしくは手差し口４２にセットされる。セットされた転写材は、給紙搬送ローラ２３、レジストローラ対２４等によって、転写ベルト１５表面のトナー画像の先端部が２次転写位置に到達するタイミングに合わせて給紙される。２次転写では、例えば高圧電源により所定の２次転写バイアスを印加することで、転写ベルト１５上のトナー画像が転写材２６に転移する。

２次転写バイアスとしては、引力転写方式と斥力転写方式が選択可能である。
引力転写方式は、２次転写ローラ２５にプラス（＋）のバイアスを印加し、転写駆動ローラ２１を接地することで２次転写電界を形成する。斥力転写方式は、転写駆動ローラ２１にマイナス（－）のバイアスを印加し、２次転写ローラ２５を接地することで２次転写電界を形成する。

本実施形態において、給紙は縦型パスとしているが、これに限られるものではなく、適宜変更することが可能である。転写材２６は、転写駆動ローラ２１の曲率によって転写ベルト１５から分離され、定着手段４０に搬送される。定着手段４０によって転写材２６に転写されたトナー像が定着された後、転写材２６は排出口４１から排出される。

次に、本実施形態の詳細について説明する。
上記のように、本実施形態では、感光体（像担持体）から可視像が転写ベルト（転写体）に転写され、転写ベルト上の可視像が記録媒体に定着されて画像が形成される。

このような転写ベルトにおいては、紙粉、シリカ（トナーに含まれる外添剤）、潤滑剤などの異物が転写ベルトに付着し、転写ベルトへの外部からの圧力（主に感光体との接触圧）によって、転写ベルトに固着する。これにより、転写ベルトのフィルミング（異物固着）が発生する。フィルミングが発生すると高画質な画像形成が阻害されるため、フィルミングを抑制することが求められる。

そこで、本発明者らは鋭意検討を行った結果、転写体と像担持体の弾性仕事率の関係等に着目し、弾性仕事率の所定の関係を規定することで、転写体に対して像担持体の接触圧があっても、紙粉等の異物が転写体に固着することを抑制できることを見出した。

本実施形態では、転写体の弾性仕事率を複数の像担持体の弾性仕事率よりも大きくする。この関係は以下のような式で表してもよい。
転写体の弾性仕事率＞複数の像担持体の弾性仕事率 ・・・式（ａ）

本発明において、弾性仕事率は、転写体や像担持体に荷重を加えて変形させたときの塑性変形の仕事量と弾性変形の仕事量との和に対する弾性変形の仕事量の割合をパーセントで表示したものであり、次の式で表される。
弾性仕事率［％］＝｛弾性変形の仕事量／（塑性変形の仕事量＋弾性変形の仕事量）｝×１００

弾性仕事率が大きい場合、凹んでも元に戻りやすくなり、塑性変形しにくいともいえる。

本実施形態において、転写体や像担持体の弾性仕事率の測定方法は以下の通りである。
測定機器：Ｆｉｓｃｈｅｒ社の微小硬度計Ｈ－１００
測定条件：最大荷重２ｍＮ
最大荷重までの到達時間：１０秒
クリープ時間：１０秒
荷重減少時間：１０秒
測定環境：２３℃、５０％

ここで、転写体の弾性仕事率と像担持体の弾性仕事率の関係とフィルミングの有無について、試験を行って評価した結果を表１、図３に示す。表１は、感光体と転写ベルトの弾性仕事率［％］を変化させたときにおける、フィルミングの有無を調べた結果を示すものであり、図３は、表１をプロットしたものである。

フィルミング評価方法の詳細としては以下のようにした。
［評価条件］
マシン：リコー製ＭＰＣ３５０３機
評価環境：高温高湿環境（３２［℃］５４［％］）
評価画像：画像濃度０．５［％］
画像出力モード：３枚／回を繰り返し３０００回
画像出力枚数：合計９０００枚
［判定基準］
○：感光体上に付着物が存在しない。
×：感光体上に付着物が存在する。

なお、転写ベルトにおいては、材料の種類や、含有する導電性カーボンの種類や量を変更することにより弾性仕事率を調整している。また、感光体においては、最も表面にある最表層に含まれる無機微粒子の添加量や樹脂種を変更することにより弾性仕事率を調整している。

表１、図３に示されるように、転写体の弾性仕事率を像担持体の弾性仕事率よりも大きくすることにより、感光体からの圧力で物質が固着することを抑制し、フィルミングを低減することができる。

また、本実施形態では、上記の規定に加えて、複数の像担持体における弾性仕事率の関係についても規定する。本実施形態において、転写体の回転方向における最上流側の像担持体と転写体との弾性仕事率の差分は、最上流側の像担持体以外の像担持体と転写体との弾性仕事率の差分よりも小さい。最上流側の像担持体としては、例えば上記の図１に示される例では感光体１ａが該当する。

上記の差分を以下のような式で表してもよい。なお、以下の式では単位（％）の表記は省略している。
差分＝転写体の弾性仕事率－像担持体の弾性仕事率

また、最上流側の像担持体の差分と最上流側以外の像担持体の差分の関係を以下のような式で表してもよい。
最上流側の像担持体と転写体との弾性仕事率の差分＜最上流側の像担持体以外の像担持体と転写体との弾性仕事率の差分 ・・・式（ｂ）

図１に示される例においては、感光体１ａの差分（転写ベルト１５の弾性仕事率－感光体１ａの弾性仕事率）が他の感光体１ｂ～１ｄの差分（例えば、転写ベルト１５の弾性仕事率－感光体１ｂの弾性仕事率など）に比べて小さい。

なお、上記の関係は、以下のように言い換えてもよい。すなわち、転写体の弾性仕事率が複数の像担持体の弾性仕事率よりも大きく、かつ、最上流側の像担持体の弾性仕事率が最上流側の像担持体以外の像担持体の弾性仕事率と比べて大きい。また、この関係は以下のような式で表してもよい。
転写体の弾性仕事率＞複数の像担持体の弾性仕事率、かつ、
最上流側の像担持体の弾性仕事率＞最上流側の像担持体以外の像担持体の弾性仕事率

画像形成装置に用いられる転写ベルトは、感光体からトナーに含まれる物質などの異物が転移され、転写ベルトの搬送方向の下流に行くほど転写ベルトへの転移量が多くなる。このため、搬送方向の下流に行くほどフィルミングの影響が大きくなることが懸念される。そこで、式（ａ）と式（ｂ）を満たすことにより、下流側で異物の量が多くなっても感光体からの圧力で異物が固着することを抑制することができる。

図１の例を挙げて更に詳述する。上述のように、弾性仕事率は、弾性変形のしやすさ／しにくさ、塑性変形のしやすさ／しにくさを表すものであり、弾性仕事率が大きい場合、凹んでも元に戻りやすくなる。本実施形態では、転写ベルト１５の弾性仕事率＞感光体１ａ～１ｄの弾性仕事率であり、かつ、感光体１ａの差分は感光体１ｂ～１ｄの差分よりも小さくなっている。

弾性仕事率の差分が小さい最上流では、転写ベルト１５と感光体１ａの弾性変形の度合い（弾性変形のしやすさ）が近くなっており、異物の少ない最上流で両者を当接させた場合に異物の影響は少ない。一方、弾性仕事率の差分が最上流に比べて大きい下流側では、感光体１ｂ～１ｄと対向する箇所における転写ベルト１５の弾性変形の度合いが、感光体１ａと対向する箇所における転写ベルト１５の弾性変形の度合いよりも大きい。このため、異物の多い下流側で両者を当接させた場合に、転写ベルト１５は異物の影響で凹んでも元に戻りやすくなるような接触のさせ方をすることができ、フィルミングを抑制することができる。

前述したとおり、下流に向かっていくほどに異物の量は増えるため、フィルミングに対する余裕度が下がる。また、転写体と像担持体の差分が大きくなればなるほど、フィルミングに対する余裕度が上がる。そのため、上記の関係とすることにより、転写体のフィルミングを抑制することができる。一方、式（ａ）を満たし、式（ｂ）を満たさない場合、下流側の像担持体、特に最下流の像担持体でフィルミングが発生してしまう。これにより、良好な画質が得られにくくなり、経時で悪化していく。

本実施形態において、像担持体の数としては、適宜変更することができ、２つ以上であればよい。像担持体の数が２つ以上であれば、例えば像担持体が２つであっても上記式（ａ）、式（ｂ）の関係が導かれる。

本実施形態において、複数の像担持体と転写体との弾性仕事率の差分は、転写体の回転方向の下流側にいくにつれて大きくなることが好ましい。例えば、図１に示される例においては、感光体１ａの差分が最も小さく、下流側にいくにつれて、すなわち感光体１ｂの差分、感光体１ｃの差分、感光体１ｄの差分の順に大きくなることが好ましい。転写ベルトは、回転方向下流（搬送方向下流）に行くほど感光体と接触する回数が増えていくため、それに伴い異物の量も多くなる。そこで、このような構成にすることにより、転写ベルトに固着する異物の量を更に減らすことができ、転写ベルトのフィルミングをより抑制することができる。

また、本実施形態では転写体の弾性仕事率が３０％以上であることが好ましい。この場合、転写体が凹んで戻らないことを防止でき、異物が転写体にめり込むことを抑制することができる。これにより、異物がめり込むことなくフィルミングを抑制することができる。

また、本実施形態では転写体の弾性仕事率が７０％以下であることが好ましい。この場合、転写体が凹みやすくなることを防止することができ、クリーニングブレード等でクリーニングする際に、トナー等の異物がすり抜けることを抑制することができる。このため、クリーニング性を向上させることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施形態について説明する。上記実施形態と同様の事項については説明を省略する。

本実施形態の画像形成装置は、複数の像担持体と、前記複数の像担持体が担持する像が転写される転写体とを有する画像形成装置であって、前記転写体の弾性仕事率は、前記複数の像担持体の弾性仕事率よりも大きく、ブラックの像を担持する前記像担持体と前記転写体との弾性仕事率の差分は、前記ブラックの像を担持する像担持体以外の像担持体と前記転写体との弾性仕事率の差分よりも大きいことを特徴とする。

一般的に市場では、カラーモードとモノクロモードで比較すると、モノクロモードがよく使用される。このことから、使用頻度が高いモノクロモードでは、カラーモードに比べて、紙粉やシリカの影響を受けやすくなる。そこで、本実施形態では、複数の像担持体における弾性仕事率の関係について、特にブラックの像を担持する像担持体の弾性仕事率の関係に着目して規定する。

本実施形態では、上記実施形態と同様に、転写体（例えば転写ベルト）の弾性仕事率を複数の像担持体の弾性仕事率よりも大きくする。これは上記実施形態と同様に以下の式で表すことができる。
転写体の弾性仕事率＞複数の像担持体の弾性仕事率 ・・・式（ａ）

また、上記実施形態と同様に、転写体の弾性仕事率と像担持体の弾性仕事率との差分を以下のような式で表してもよい。
差分＝転写体の弾性仕事率－像担持体の弾性仕事率

そして、本実施形態おいて、ブラックの像を担持する像担持体と転写体との弾性仕事率の差分は、ブラックの像を担持する像担持体以外の像担持体と転写体との弾性仕事率の差分よりも大きい。この関係は、以下のような式で表してもよい。
ブラックの像を担持する像担持体の差分＞ブラックの像を担持する像担持体以外の像担持体の差分 ・・・式（ｃ）

すなわち、本実施形態では、上記式（ａ）と式（ｃ）を満たす。これにより、使用頻度が高い像担持体からの像が転写される転写体におけるフィルミング（異物固着）を抑制することができる。

附言すると、使用頻度の高いブラックの像を担持する像担持体の差分を大きくする場合、ブラックの像を担持する像担持体と対向する箇所における転写体の弾性変形の度合いが、ブラックの像を担持する像担持体以外の担持体と対向する箇所における転写体の弾性変形の度合いよりも大きい。このため、使用頻度の高いブラックの像を担持する像担持体と転写体を当接させた場合に、転写体は異物の影響で凹んでも元に戻りやすくなるなるような接触のさせ方をすることができ、フィルミングを抑制することができる。

図１に示される例において、ブラックの像を担持する像担持体としては、感光体１ａ～１ｄのいずれの配置であってもよい。

なお、上記の関係は、以下のように言い換えてもよい。すなわち、転写体の弾性仕事率が複数の像担持体の弾性仕事率よりも大きく、かつ、ブラックの像を担持する像担持体の弾性仕事率がブラックの像を担持する像担持体以外の像担持体の弾性仕事率と比べて最も小さい。また、この関係は以下のような式で表してもよい。
転写体の弾性仕事率＞複数の像担持体の弾性仕事率、かつ、
ブラックの像を担持する像担持体の弾性仕事率＜ブラックの像を担持する像担持体以外の像担持体の弾性仕事率

前述したとおり、市場でカラーモードに比べてブラックモードの比率が高いことから、ブラックの像を担持する像担持体の差分をカラーと比較して大きくすることにより、転写体のフィルミングを抑制することができる。一方、式（ａ）を満たし、式（ｃ）を満たさない場合、ブラックの像を担持する像担持体でフィルミングが発生してしまう。これにより、良好な画質が得られにくくなり、経時で悪化していく。

１ 感光体
２ 帯電器
４ 現像器
５ １次転写ローラ
６ 感光体クリーニングブレード
７ 感光体クリーニングユニット
１５ 転写ベルト
１６ クリーニング対向ローラ
２０ テンションローラ
２１ 転写駆動ローラ
２２ 転写材カセット
２３ 給紙搬送ローラ
２４ レジストローラ対
２５ ２次転写ローラ
２６ 転写材
３１ クリーニングブレード
３２ 転写ベルトクリーニングユニット
３３ 中間転写体用廃トナー収納部
４０ 定着手段
４１ 排出口
４２ 手差し口

特開２００５－２５０４５５号公報 特開２０１６－２０６３７３号公報

Claims (5)

1. 複数の像担持体と、前記複数の像担持体が担持する像が転写される回転可能な転写体とを有する画像形成装置であって、
   前記転写体の弾性仕事率は、前記複数の像担持体の弾性仕事率よりも大きく、
   前記転写体の回転方向における最上流側の前記像担持体と前記転写体との弾性仕事率の差分は、前記最上流側の像担持体以外の像担持体と前記転写体との弾性仕事率の差分よりも小さく、
   前記複数の像担持体と前記転写体との弾性仕事率の差分は、前記転写体の回転方向の下流側にいくにつれて大きくなることを特徴とする画像形成装置。
2. 複数の像担持体と、前記複数の像担持体が担持する像が転写される転写体とを有する画像形成装置であって、
   前記転写体の弾性仕事率は、前記複数の像担持体の弾性仕事率よりも大きく、
   ブラックの像を担持する前記像担持体と前記転写体との弾性仕事率の差分は、前記ブラックの像を担持する像担持体以外の像担持体と前記転写体との弾性仕事率の差分よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記転写体の弾性仕事率が３０％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記転写体の弾性仕事率が７０％以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記転写体が転写ベルトであり、前記複数の像担持体が感光体であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の画像形成装置。

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