JP4403206B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

感光体表面にクリーニングブレード等のクリーナをもたないクリーナレスプロセスは、装置の小型化や省トナーに有利な技術であり、これまでに反転現像における現像同時クリーニング技術などが開示されている。この現像同時クリーニング技術は、近年の画像形成装置のフルカラー化においても有効であり、４連タンデム方式にも採用され始めている。

タンデム型の画像形成装置では、上流側の画像形成ステーションにて転写ベルトやシートに転写されたトナー画像がそのまま下流側の画像形成ステーションに突入する構成となっている。この突入の際、条件によっては上流側の画像形成ステーションで転写ベルトやシートに転写されたトナーの一部が、下流側の画像形成ステーションの感光体表面に逆転写してしまう場合がある。そして、感光体表面のクリーナがない場合、逆転写したトナーが下流側の画像形成ステーションの現像器に回収され、混色現象が発生してしまう場合がある。

このトナーの逆転写は、下流側の画像形成ステーションの感光体の離型性が高ければ高いほど、生じにくくなることが分かっている。そこで、感光体の離型性を水に対する接触角によって測定し、この接触角が８５゜以上である画像形成装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この他、感光体とトナーとの関係からトナーの粒径分布を規定しているものや（例えば、特許文献２参照。）、ブラシ帯電器と組み合わせた例（例えば、特許文献３参照。）などが開示されている。また、上流側の画像形成ステーションの色をイエローにして、下流側でトナーの混色が発生しても判別しにくくする例（例えば、特許文献４参照。）等もある。

また、タンデム型の画像形成装置において、トナー像を感光体から中間転写体に一旦転写し、そこからシート等へ転写する方式も提案されている（例えば、特許文献５および６参照。）。この方式では、中間転写体がクリーニング部材を有する構成となっており、直接シート等に触れる中間転写体の表面をクリーニングすることで、感光体側に紙粉等の異物が混入するのを防止している。

この他、クリーナレス方式の画像形成装置において、主に磁性キャリアを使用した磁気ブラシ接触帯電と、現像部に磁性キャリアとトナーを使用した２成分現像とを組み合わせて採用した場合に、磁性キャリアが感光体表面に付着して、感光体表面にキズをつけてしまうという問題がある。これは、クリーナが配置されていない感光体表面に、トナー等に比べて硬くサイズも大きいキャリアが付着したまま回転することによって発生する問題で、特に転写部が接触転写方式の場合に生じやすい。この問題への対策として、例えば、転写部における感光体と転写部材との圧力（線圧）を１００ｇ／ｃｍ以下に規定する例が開示されている（例えば、特許文献７参照。）。

このように、混色や、キャリアによる感光体表面のキズ等の問題について、さまざまな対策例が開示されているが、クリーナレスプロセスにはまだ問題がある。

クリーナレスプロセスは感光体表面にクリーナがないため、感光体を長期間使用してもブレードによる感光体表面の削れが発生しないため、感光体の長寿命化に貢献する。しかしその反面、感光体表面に頑固な汚れ等がつくと除去することができない。画像形成動作を繰り返していると、感光体表面に残留した不要なトナー等がこびりついてゆき、画像形成動作に支障を来たす場合がある。これを感光体フィルミングと呼んでいる。

感光体フィルミングは、接触帯電、接触転写および接触現像などの感光体と接触するプロセスを使用するときに発生しやすい。この内、帯電や現像動作は、非接触またはソフトタッチでの動作が比較的容易である。

しかし、転写動作は感光体へ被転写体を接触させることが前提の動作であり、特に４連タンデム装置では、転写ベルトや、転写ベルトに搬送された紙、もしくは中間転写体が感光体と接触することにより転写動作が行なわれる。この際、感光体と転写体との間でわずかな速度差があったり、転写時の押圧力が強すぎたりすると、トナーやトナーに添加されている物質が徐々に感光体表面にこびりついてゆき、やがて頑固な汚れとなって除去することが困難になる。

このような感光体フィルミングの発生条件は、上述のような条件やトナーの組成等によって変化する。例えば、光沢画像や色再現域を意識して外添剤等を多くしたカラートナーを用いる場合等に発生しやすい。

感光体フィルミングを抑制するための対策としては、上述した引例で示されているように、中間転写方式にして中間転写体に紙粉等を除去するためのクリーナを設け、感光体側に紙粉等が付着し難いようにしたもの等があるが、多少の改善は見られるものの、十分とは言えない。

この他、感光体フィルミングに対する対策例としては、クリーナレスプロセス以外では、非画像形成時に、感光体に対して転写ベルトに速度差をもたせて接触駆動することで、感光体表面から大胆にこすり取る構成がある（例えば、特許文献８参照。）。
米国特許第５７９７０７０号明細書 （第４―１８頁、第１図） 米国特許第５７３１１２２号明細書 （第１５―３２頁、第１図） 特開平８−１５２７８６号公報 （第３―７頁、第１図） 特開平６−２７４００２号公報 （第３―５頁、第１図） 特開２０００−２３５３１１号公報 （第３―７頁、第１図） 特開２０００−２９８３８８号公報 （第４―８頁、第１図） 特開２００１−３３７５４８号公報 （第７―２０頁、第１図） 特開２０００−１５５５０１号公報 （第２―６頁、第２図）

しかし、上述のように感光体に対して転写ベルトに速度差をもたせて接触駆動させる構成では、感光体や転写ベルトの表面にキズが発生し易く、本来のクリーナレスプロセスの利点の一つである感光体の長寿命化を妨げることになってしまう。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、感光体の長寿命化を図りつつ、感光体フィルミングおよび混色現象の発生を抑制することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、像担持面に静電潜像を担持する像担持体と、像担持面にトナー像を形成するとともに、像担持体における画像形成動作後に像担持面上に残留しているトナーを電気的に回収する現像部と、像担持面に当接する接触面を有する接触部と、接触面上に付着したトナーを除去するクリーナとを有し、像担持面の水に対する接触角が、接触面の水に対する接触角よりも大きいことを特徴とする構成としている。

このような構成によれば、像担持面上に残留したトナーは、離型性が像担持面よりも低い接触面の側に付着しやすいため、結果として像担持面上にトナーやゴミ等が残留しにくくなる。さらに、接触面上には、クリーナが設けられているため、接触面上に付着したトナーやゴミを、容易に除去することができ、ひいては感光体フィルミングの抑制にも効果を奏する。すなわち、像担持体の長寿命化を図りつつ、感光体フィルミングおよび混色現象の発生を抑制することのできる画像形成装置を提供することができる。

この他、本発明に係る画像形成装置は、移動する像担持面に静電潜像を担持する像担持体と、像担持面にトナー像を形成するとともに、像担持体における画像形成動作後に像担持面上に残留しているトナーを電気的に回収する現像部とを備えた複数の画像形成部と、複数の画像形成部の像担持面に当接しながら移動する接触面を有する接触部と、接触面上に付着したトナーを除去するクリーナとを有し、像担持面の水に対する接触角が、接触面の水に対する接触角よりも大きい構成とすることが好ましい。

このような構成によれば、複数の画像形成部それぞれにおける像担持面上に残留したトナーは、離型性が像担持面よりも低い接触面の側に付着しやすいため、結果として像担持面上にトナーやゴミ等が残留しにくくなる。さらに、接触面上には、クリーナが設けられているため、接触面上に付着したトナーやゴミを、容易に除去することができ、ひいては感光体フィルミングの抑制にも効果を奏する。

なお、上述のような画像形成装置において、像担持面上に形成されたトナー像の転写を行なう際に転写バイアス電圧を印加する転写バイアス電圧制御部を有し、接触面の移動方向における上流側に配置された画像形成部における像担持面と接触面との接触圧が下流側の画像形成部のそれよりも低く、かつ上流側の画像形成部における転写バイアス電圧が下流側の画像形成部のそれよりも高い構成であることが望ましい。

このように、逆転写の発生の心配のない上流側の画像形成部において、接触圧を下流側よりも低く設定することにより上流側における感光体フィルミングの発生を抑制し、同時に上流側における転写バイアス電圧を下流側よりも高く設定することにより、接触圧を低くしたことによる転写効率の低下を補うことができる。すなわち、転写効率をさほど落とすことなく、感光体フィルミングの抑制を図ることが可能となる。

また、このような画像形成装置において、接触面の移動方向における上流側に配置された画像形成部における像担持面と接触面との接触圧が、下流側の画像形成部のそれよりも高い構成とすることが好ましい。複数の画像形成部が配列された、いわゆるタンデム型の画像形成装置では、下流側の画像形成部の方が上流側の画像形成部に比べ、転写された多くのトナーが通過することになる。このような場合に、上流側と下流側とで同様なトナーを使用していると、下流側の画像形成部ほどフィルミングが発生しやすくなる傾向がある。よって、本構成のように下流側の画像形成部における接触圧を上流側のそれよりも低く（言い換えると、上流側の画像形成部における接触圧を下流側のそれよりも高く）設定することで、下流側での感光体フィルミングが上流側での感光体フィルミングよりも早く発生することを抑制することができる。なお、このように上流側の画像形成部における接触圧を下流側のそれよりも高く設定した画像形成装置において、像担持面上に形成されたトナー像の転写を行なう際に転写バイアス電圧を印加する転写バイアス電圧制御部を有し、接触面の移動方向における上流側に配置された画像形成部における転写バイアス電圧が、下流側の画像形成部のそれよりも低い構成としてもよい。これによれば、接触圧を低くしたことにより若干低下する下流側の画像形成部における転写効率を安定させることが可能となる。

また、上述のような画像形成装置において、像担持面上に形成されたトナー像の転写を行なう際に転写バイアス電圧を印加する転写バイアス電圧制御部を有し、転写バイアス電圧制御部は、像担持面からのトナー像の転写動作を行っていないときに、転写バイアス電圧とは電圧値および極性のうち少なくとも一方が異なる電圧を印加するようにしてもよい。

このような構成とすることで、帯電したことにより像担持面上に付着している感光体フィルミングの原因となる物質（トナー、ゴミ等）を、像担持面から分離させ易くなり、結果として感光体フィルミングの抑制に効果を奏する。

なお、上述したような画像形成装置において、接触部は、像担持面上に形成されたトナー像を転写されて保持し、この保持したトナー像をシートに転写するための中間転写体であり、接触面は、中間転写体の転写面であることが好ましいが、これに限られるものではなく、接触部は、シートを像担持面に対して押圧し、像担持面上に形成されたトナー像をシート上に転写させるための転写ローラであり、接触面は、転写ローラのローラ面であるような構成としてもよい。

さらに、上述の接触部は、像担持面上に形成されたトナー像を転写されて保持し、この保持したトナー像をシートに転写するための中間転写ベルトであり、接触面は中間転写ベルトのベルト面であってもよい。

また、上述のような画像形成装置において、像担持面上に形成されたトナー像の転写を行なう際に転写バイアス電圧を印加する転写バイアス電圧制御部を有し、転写バイアス電圧制御部は、接触面の移動方向における上流側に配置された画像形成部における印字率が下流側の画像形成部における印字率よりも高いときは、下流側の画像形成部における転写バイアス電圧を上流側の画像形成部のそれよりも低くする構成であることが好ましい。

このように、上流側に配置された画像形成部における印字率が下流側の画像形成部における印字率よりも高い場合（すなわち、印字する画像が混色を起こしやすいタイプの画像である場合）には、下流側の画像形成部における転写バイアス電圧を上流側よりも低く設定することで、転写バイアス電圧が高いことによる逆転写の発生を抑制し、ひいてはトナーの混色を防止することができる。

この他、上述のような画像形成装置において、像担持面上に形成されたトナー像の転写を行なう際に転写バイアス電圧を印加する転写バイアス電圧制御部を有し、転写バイアス電圧制御部は、接触面の移動方向における上流側に配置された画像形成部における印字率が下流側の画像形成部における印字率よりも低いときは、下流側の画像形成部における転写バイアス電圧を上流側の画像形成部のそれよりも高くする構成とすることもできる。

このように、上流側に配置された画像形成部における印字率が下流側の画像形成部における印字率よりも低い場合（すなわち、印字する画像が比較的混色を起こしにくいタイプの画像である場合）には、下流側の画像形成部における転写バイアス電圧を上流側よりも高く設定することで、転写効率を安定させることができる。

この他、上述の画像形成装置において、像担持面と接触面との接触圧が、線圧で１ｇ／ｃｍ以上５０ｇ／ｃｍ未満の範囲にあることが望ましい。

以上に詳述したように本発明によれば、感光体の長寿命化を図りつつ、感光体フィルミングおよび混色現象の発生を抑制することのできる画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態による画像形成装置について図面を参照しつつ説明する。
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態による画像形成装置について詳細に説明する。

図１に、本実施の形態による画像形成装置の画像形成部周辺の概略図を示す。本実施の形態による画像形成装置は、いわゆるタンデム方式の画像形成装置で、カラー画像の形成が可能となっている。この画像形成装置では、イエロー用の画像形成部Ｙ、マゼンタ用の画像形成部Ｍ、シアン用の画像形成部Ｃおよびブラック用の画像形成部Ｋが、転写ベルト（転写部）１０１の回転方向（転写ベルトの転写面の移動方向）と略平行な方向に配列されている。そして、転写ベルト１０１のベルト面上には、ベルト面上に付着したトナーや紙粉等を機械的に除去するためのクリーニングブレードＳｂを備えたクリーニング部Ｓが配置されている。

第１段目（すなわち、転写ベルト（接触部）１０１のベルト面（接触面）の移動方向における最も上流側）の画像形成部Ｙにおける感光体（像担持体）Ｙ１は、導電性基体の上に有機系もしくはアモルファスシリコン系等の感光層を設けた感光体ドラムである。

この感光体Ｙ１は、帯電器Ｙ２によって、例えば−５００Ｖに均一帯電された後、不図示の露光部からの画像変調されたレーザビームやＬＥＤ等による露光Ｙ３を受け、感光面（像担持面）に静電潜像が形成される。なお、帯電器Ｙ２としては、周知のローラ帯電器、コロナ帯電器、スコロトロン帯電器等が利用可能である。

この際、露光された感光体表面の電位は−８０Ｖ程度になる。しかる後に、現像部Ｙ４によって静電潜像の可視像化が行われる。この現像部Ｙ４は、負極性に帯電する非磁性トナーと磁性キャリアを混合させた２成分現像方式であり、マグネットを備えた現像ローラＹ４ｒのローラ面上にキャリアによる穂を形成させ、現像ローラＹ４ｒに−２００〜−４００Ｖ程度を印加する。これにより、感光体表面の露光部にはトナーが付着し、非露光部には付着しない。

さらに感光体Ｙ１の感光面上に形成された可視像は、感光面に接触させた接触部としての転写ベルト（中間転写体）１０１によって搬送されるシートに転写されるか、転写ベルト１０１のベルト面（接触面）上に転写される。この転写ベルト１０１のベルト面上に転写する場合は、転写ベルトは中間転写ベルトの役割を有しており、トナー画像が転写されるシートＰを、一方のローラに転写ベルト１０１が巻架されているローラ対Ｒにより挟持・搬送する構成となっている。このローラ対Ｒに挟持されているときに、転写ベルト上に形成されたトナー像がシートＰに転写される。

この際の電界供給は転写ベルト１０１の背面（感光体Ｙ１と対向しない側の面）に接触させている転写ローラＹ５を介して行なわれる。このとき、転写ローラＹ５に印加する電圧はプラス３００〜３ｋＶ程度である。ここで印加される電圧を転写バイアス電圧とする。この転写バイアス電圧の電圧値および極性は、装置内に配置されている不図示のＣＰＵにより制御されている。

転写動作後に感光体Ｙ１の感光面上に残った残留トナー等は、必要な場合は、不図示の撹乱部材を用いて転写残り像のメモリ（残像）を除去し、感光体に適宜除電処理を施した後、再度上述したような帯電工程が繰り返される。

帯電器Ｙ２を通過した感光面上の残留トナーは、帯電工程を通過したこともあって、感光体の帯電電位と同極性（本実施の形態ではマイナス極性）に帯電している。この感光面上の残留トナーが現像部Ｙ４に到達すると、露光Ｙ３を受けた画像が形成される部分は、トナーが感光面上に付着したままで現像され、露光Ｙ３を受けていない画像が形成されない部分に残留しているトナーは、現像部Ｙ４における現像ローラＹ４ｒ側に電気的に回収される。いわゆる現像同時クリーニングである。

この現像同時クリーニングにより、感光体Ｙ１の感光面上にブレード等のクリーニング装置がなくても、第１段目の画像形成部Ｙの電子写真プロセスが連続して行なわれる。

続いて第２段目の画像形成部Ｍについて説明する。第２段目の画像形成部Ｍの構成は第１段目の画像形成部と同様であり、感光体Ｍ１、帯電器Ｍ２、露光Ｍ３を行なう不図示の露光部、現像部Ｍ４、転写ローラＭ５を備えている。

ところで、第２段目の画像形成部Ｍにおける感光体Ｍ１には、前段の画像形成部Ｙにおいて形成され転写ベルトのベルト面もしくはシートに転写された画像が侵入してくる。このとき条件によっては、第１段目の画像形成部Ｍで形成された画像のトナーの一部が、第２段目の感光体Ｍ１に逆転写する現象が発生する場合がある。転写ベルトもしくはシートに転写されたトナーはマイナス極性であり、第２段目の画像形成部Ｍでの転写動作においては転写ローラＭ５等にはプラス３００〜３ｋＶ程度が印加されているので、第１段目の画像形成部Ｙのトナー（イエロー）は、基本的には転写ベルトやシート上からは移動しないはずである。

しかし、転写ローラ等において異常放電や電荷注入等の現象が発生すると、一部のトナーが逆帯電してプラスになり、第２段目の画像形成部Ｍの感光体Ｍ１の感光面に付着してしまう場合がある。このようにして感光面上に付着した第１段目の画像形成部Ｙのトナーは、第１段目の画像形成部における場合と同様な経緯をたどって、帯電器Ｍ２にてマイナス極性に戻され、現像部Ｍ４内に回収されてしまい、これが混色現象の原因となる。

また、転写ベルトのベルト面と感光体の感光面とが接触する部分の両者の移動速度は略同じ速度となるように設定されているが、取り付け誤差や経年変化等によって感光体の偏芯や転写ベルトの偏り等が生ずると、若干ながら微妙な速度差が発生する場合がある。このようなとき、転写ローラによる押圧力が大きいと、転写ローラと感光体の感光面との間に存在するトナーへのストレスが大きくなり、トナー表面が溶けて感光体の感光面や転写ベルトに付着してしまう場合がある。

このような状態で、長時間画像形成動作を続けると、感光体の感光面や転写ベルトのベルト面上に付着したトナー等が容易にはとれなくなり、やがて画像形成プロセスに障害をきたす程になってしまう（感光体フィルミング）。もちろん、従来の感光体の感光面上にブレード等の機械的なクリーニング装置を備えている構成であれば、感光面に付着したトナー等を剥ぎ取ることができるため、感光体フィルミングは発生しにくいが、同時に感光面が徐々に削られてゆくため、感光面の劣化が早まってしまう。

一方、本実施の形態による画像形成装置のように、感光体の感光面上にクリーニング装置を備えていない構成の場合は、感光体側に溶融して付着したトナー等を掻き落とす部分がなく、現像部の電界の力では剥ぎ取ることができなかったトナーが、除々に感光体表面に堆積してゆき、やがて強固な感光体フィルミングを引き起こしてしまう。

そこで、本実施の形態による画像形成装置では、感光体の感光面への溶けたトナーの付着を抑制するために、感光面の離型性を転写ベルトのベルト面の離型性よりも高く設定するようにしている。以下、離型性の設定について詳細に説明する。

感光体の感光面には、積層型のフタロシアニン系の有機感光体を用いる構成とした。このとき離型性を高めるために、シリコン系材料を感光体の電荷輸送層（ＣＴＬ）に混入させたものを用いた。

まず、感光体の感光面の離型性を変化させることによる効果を確認すべく、実験を行った。実験では離型性の異なる複数の感光体を用意したが、基本的にはＣＴＬに存在するシリコン系材料の割合を変えたものである。実際に試作した感光体は、シリコン系の材料がＣＴＬの膜厚方向、特に表面付近に偏って局在するものである。この試作した感光体の感光面のＣＴＬを少し削ると、ＣＴＬの中ほど部分はシリコン系材料の割合が低いために離型性が低下する。そこで、試作した感光面それぞれに対してブレードクリーニングを行なうことで擬似的なライフ試験を行なって、ＣＴＬの削れ具合を測定しながら、そのときの離型性を純水との接触角を測定することにより比較した。

なお、それぞれの感光面の表面粗さに大差がでないように、初期状態でも数千枚の擬似ライフ試験を行なった。初期の膜削れがほとんどない状態では、感光面の純水に対する接触角は約１００°であった。この感光面を擬似ライフ試験により削ってゆき、純水と感光面との接触角が９５°，９０°，８５°，８０°，７５゜である感光体をそれぞれ作成した。

一方、転写ベルトについては、ポリイミドの単層ベルトを使用した。厚さは５０〜２０μｍ程度で、抵抗はシートを転写ベルトのベルト面上に担持して感光体から直接転写させる方式では１０ｅ８〜１０ｅ１２Ω・ｃｍ、転写ベルトのベルト面上に画像を転写して、そこからシートや第２の転写体に転写するいわゆる中間転写方式では１０ｅ６〜１０ｅ１０Ω・ｃｍ程度のものが使用される。実験で使用したポリイミドベルトのベルト面の純水に対する接触角は、８３゜程度である。また、ポリイミドベルトにフッソ系の材料を２〜５μｍ程度コートした転写ベルト（純水に対する接触角９２゜程度のもの）も使用した。

実験は中間転写方式にて行なったため、ベルトの抵抗は１０ｅ８Ω・ｃｍ程度のものを用いた。トナーはポリエステル系の粉砕トナーを使用し、平均粒径は、６μｍである。転写効率をあげるために、粉砕処理後に加熱処理して若干ながら球形度を向上させたものを用いた。

以上のようにして、感光体と転写ベルトを準備して、これらの条件を組み合わせることにより、フィルミング抑制の効果を比較するフィルミング実験を行なった。実験の結果を図２に示す。同図では、感光面の純水との接触角（°）とフィルミング発生枚数との関係を示している。

フィルミング実験は、シートにベタ画像を連続印字して行なった。すべての条件で、現像部における現像量と転写効率が略同じとなるように転写バイアス電圧を調整した。シートへの転写には中間転写ベルトを用い、感光面へのベタの現像量はおよそ０．５〜０．６ｍｇ／ｃｍに、転写効率も９１〜９３％程度になるように統一した。なお、この転写バイアス電圧は、画像形成装置内に配置されている不図示のＣＰＵにより電圧制御されるものである。

その結果、純水に対する接触角８３°程度のポリイミドベルトを用いた場合（図中２０１）、接触角が９０°、９５°および１００゜の感光体では１万５千枚の連続印字試験後でもフィルミングが発生しなかったが、接触角が８０°および７５゜の感光体では１万枚以下で感光体フィルミングが発生した。通常、ベタ画像を１万枚も連続印字することはあり得ないが、感光体の長寿命化という点から考えると、感光体の寿命は１０万枚以上もつ必要がある。ここでフィルミングが印字率に比例するとすると、印字率（シート全体の面積に対する印字領域の割合を指す）８％の画像の場合１８万８千枚が、ベタ印字での１万５千枚に相当する。通常の感光体寿命は６万枚程度で、試験的には２倍の１２万枚程度を基準にするため、ベタ印字にて１万５千枚もてば、公称寿命としても９万枚程度が保証できる。すなわち、この実験において１万５千枚程度印字してもフィルミングが発生しなければ、感光体の長寿命化の目的（感光体フィルミングの抑制）はおよそ達成できていることになる。

また、純水に対する接触角９２゜程度のフッソ系の表面層をつけた中間転写ベルト（図２中２０２）では、純水との接触角が１００°および９５゜の感光体では１５ｋ枚後でもフィルミングが発生せず、接触角が９０°以下の感光体では１０ｋ枚以下でフィルミングが発生した。

図２に示す実験結果からも分かるように、転写ベルト側の離型性は必ずしも高い方が良いわけではなく、感光体の感光面の離型性が、転写ベルトのベルト面の離型性よりも高いことが重要である。

すなわち、この両者の離型性の関係を満たしながら、かつ感光面の離型性が高ければ高いほど、感光体フィルミングが発生しにくくなることがわかる。

本実施の形態による画像形成装置によれば、感光面上に残留したトナーは、離型性が感光面よりも低い転写ベルトの側に付着しやすいため、結果として感光体表面にトナーやゴミが残留しにくくなる。さらに、図１にて示しているように、転写ベルト１０１のベルト面上には、クリーニング部Ｓが設けられているため、ベルト面上に付着したトナーやゴミを、容易に除去することができる。

なお、感光体フィルミングの原因となる感光面上に付着している物質が、プラス極性に帯電していると、感光面とベルト面の離型性に上述のような差を持たせても、電界により長期間感光面上に付着したままになる可能性もある。このような場合には、画像形成動作を行っていないときに、定期的に転写ベルトに印加する転写バイアス電圧を変化させるとフィルミングの抑制に効果がある。

具体的には、画像形成装置の準備動作時や、数十枚連続印字する度に、一定時間転写ベルトのベルト面の転写バイアス電圧を変化させて、感光面とベルト面との電界方向を逆転させる。実験では、５０枚のシートにベタ印字する毎に、感光体５回転分だけ転写ローラに−１０００Ｖを印加したところ、フィルミング抑制に対して効果が見られた。

図３に、上述のようにして転写バイアス電圧を変化させたときの実験結果を示す。同図では、感光面の純水との接触角（°）とフィルミング発生枚数との関係を示している。同図から分かるように、図中３０２が転写バイアス電圧を変化させた場合のデータ、３０１が転写バイアス電圧を変化させずに印字試験を行った場合のデータである。この結果から、上述のようにして転写バイアス電圧を変化させることがフィルミングの抑制に効果があることが分かる。

以上説明したように、本実施の形態による画像形成装置は、感光面に静電潜像を担持する感光体と、感光面にトナー像を形成するとともに、感光体における画像形成動作後に感光面上に残留しているトナーを電気的に回収する現像部と、感光面に当接するベルト面を有する転写ベルトと、ベルト面上に付着したトナーを除去するクリーナとを有し、感光面の水に対する接触角が、ベルト面の水に対する接触角よりも大きいことを特徴とする構成となっている。

このような構成によれば、感光面上に残留したトナーは、離型性が感光面よりも低いベルト面の側に付着しやすいため、結果として感光面上にトナーやゴミ等が残留しにくくなる。さらに、ベルト面上には、クリーナが設けられているため、ベルト面上に付着したトナーやゴミを、容易に除去することができ、ひいては感光体フィルミングの抑制にも効果を奏する。

この他、本発明に係る画像形成装置は、移動する感光面に静電潜像を担持する感光体と、感光面にトナー像を形成するとともに、感光体における画像形成動作後に感光面上に残留しているトナーを電気的に回収する現像部とを備えた複数の画像形成部と、複数の画像形成部の感光面に当接しながら移動するベルト面を有する転写ベルトと、ベルト面上に付着したトナーを除去するクリーナとを有し、感光面の水に対する接触角が、ベルト面の水に対する接触角よりも大きい構成とすることが好ましい。

このような構成によれば、複数の画像形成部それぞれにおける感光面上に残留したトナーは、離型性が感光面よりも低いベルト面の側に付着しやすいため、結果として感光面上にトナーやゴミ等が残留しにくくなる。さらに、ベルト面上には、クリーナが設けられているため、ベルト面上に付着したトナーやゴミを、容易に除去することができ、ひいては感光体フィルミングの抑制にも効果を奏する。

換言すれば、本実施の形態による画像形成装置は、転写ローラ、転写ベルト、帯電器等の感光面に接触する部分を少なくとも１つ有し、この接触する部分の表面離型性が感光面の離型性よりも低く、且つその接触する部分にクリーニング部が配置されている構成となっている。このような構成とすることで、感光体フィルミングの発生を抑制することが可能になる。

また、上述の接触する部分の表面と感光面との間に作用する電界を定期的に逆転させるようにする（すなわち、非画像形成時に、感光面とベルト面との間で、画像形成時とは逆方向の電界が作用するようなモードをもつ）ことで、感光体フィルミングの抑制にさらに効果を奏する。

この他、静電潜像を担持する感光体と、静電潜像をトナーで現像するための現像部、及び現像されたトナー像を被転写体上に転写する転写部（転写ローラや中間転写ベルト等の感光面に接する部分に相当）とを有し、現像部は、転写後に感光体上に存在するトナーを回収し、クリーニングするためのクリーニング部としての機能を兼ねる画像形成装置であって、現像部のほかに、感光体表面に少なくとも１つ以上の接触部を有し、転写部はクリーナを有し、且つ感光体表面の水に対する接触角が、転写部における部材表面の水に対する接触角よりも大きい構成の画像形成装置を構成してもよい。
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態による画像形成装置について詳細に説明する。本実施の形態は、上述の第１の実施の形態の変形例であり、画像形成装置としての構成は、第１の実施の形態による画像形成装置と同様である。よって、第１の実施の形態においてすでに説明した部分についての説明は割愛する。

すでに、感光体の感光面と転写ベルトのベルト面とが接触して擦れることが感光体フィルミングの原因の一つであると述べた。

このトナーにかかるストレスの大きな要因になっているのが、感光体の感光面と転写ベルトのベルト面との接触圧（以下、接触圧）である。この接触圧が低ければ、トナーや感光体等に加わるストレスは減少し、感光体フィルミングは発生しにくくなるが、むやみに接触圧を下げると転写効率が低下してしまう。また、このように転写効率が低下した状態で転写バイアス電圧を上げると、逆転写トナーが増加する傾向があり好ましくない。

図４に、感光体の感光面と転写ベルトのベルト面との接触圧と、感光体フィルミングの発生枚数との関係を示す。ここでは、感光体の感光面と転写ベルトのベルト面との接触圧を、転写ベルトのベルト面の裏側（感光面に対向しない側の面）に当接する転写ローラによる押圧力を変化させることで調節した。転写ローラは、φ１４ｍｍのスポンジローラで、抵抗は、１０ｅ５〜１０ｅ９Ω・ｃｍである。なお、転写ベルトには純水に対する接触角が８３°のものを採用し、感光体には純水との接触角が８５°のものを採用した。

同図に示すように、感光面とベルト面との接触圧が、６０ｇ／ｃｍ（線圧）を超える領域では、印字枚数が１万枚未満の段階でフィルミングが発生したが、４０ｇ／ｃｍ以下の領域では１万５千枚でもフィルミングは発生しなかった。この結果から、約５０ｇ／ｃｍ以下の線圧であれば、１万５千枚程度はもちそうであることがわかる。

図５は、感光体の感光面と転写ベルトのベルト面との接触圧と、転写効率との関係を示しており、転写バイアス電圧を２通りに変えて測定している。同図より、転写バイアス電圧を高めに設定した方（図５中５０２）が、通常の転写バイアス電圧の場合（図５中５０１）よりも低接触圧でも転写効率がよくなっているのがわかる。すなわち、転写バイアス電圧を上げた場合のデータは、通常の転写バイアス電圧の場合のデータに比べて、最適な線圧が低くなる側にシフトしている。

図６は、図５と同一の条件で実験を行ったときの逆転写率と、感光面とベルト面との間の接触圧との関係を示すものである。同図から、逆転写は、通常の転写バイアス電圧の場合（図６中６０１）に比べ、転写バイアス電圧が高い場合（図６中６０２）の方が多く発生しやすく、また接触圧が高いほど多く発生しやすいことが分かる。

ところで、本実施の形態のようなタンデム型の画像形成装置を考える場合、第１段目の画像形成部では逆転写が発生することはないため、第１段目の画像形成部では転写バイアス電圧を高く設定することが可能であり、その分だけ接触圧を低く設定することができる。このように転写バイアス電圧および接触圧を設定することにより、第１段目の画像形成部における感光体フィルミングを抑制することができる。

上述のように転写バイアス電圧および接触圧を設定した場合の転写効率を評価する実験を行った。第１段目の画像形成部における転写バイアス電圧を、第２段目以降の画像形成部における転写バイアス電圧よりも＋１００Ｖ程度高く設定したところ、接触圧が２０ｇ／ｃｍでも９３％以上の転写効率が得られた。そして、同様な条件で、フィルミング試験を行なったところ、接触圧が４０ｇ／ｃｍである第２段目の画像形成部の感光面でのフィルミングが、１万枚未満で発生したのに対して、第１段目の画像形成部の感光面でのフィルミングは１万５千枚を超えた辺りでも発生せず、同様な転写効率を得ながら、感光体フィルミングの発生を抑制することができた。

以上述べたように、本実施の形態による画像形成装置は、静電潜像を担持する感光体と、感光体の感光面を一様に帯電させる帯電部と、静電潜像をトナーで現像するための現像部、及び現像されたトナー像を被転写体上に転写する転写部（転写ローラや中間転写ベルトなど）とを有し、現像部は、転写後に感光体上に存在するトナーを回収し、クリーニングするためのクリーニング部としての機能を兼ねる画像形成部が、複数配置されたタンデム型の画像形成装置において、転写部は感光体に接触して作用する転写面（例えば、ローラ面やベルト面）を有し、上流側の転写部における感光面と転写面との接触圧が下流側の画像形成部のそれよりも低く、かつ上流側の画像形成部の転写部に印加される電界強度（転写バイアス電圧に相当）が、下流側の画像形成部のそれよりも高い。

このように、本実施の形態のようなタンデム型の画像形成装置において、上流の画像形成部での接触圧が下流側の画像形成部での接触圧よりも低く、且つ上流側の画像形成部における転写バイアス電圧を下流側よりも高く設定することで、上流側の画像形成部における感光体フィルミングを抑制することができる。

なお、上述のような画像形成装置において、感光面上に形成されたトナー像の転写を行なう際に転写バイアス電圧を印加する転写バイアス電圧制御部を有し、ベルト面の移動方向における上流側に配置された画像形成部における感光面とベルト面との接触圧が下流側の画像形成部のそれよりも低く、かつ上流側の画像形成部における転写バイアス電圧が下流側の画像形成部のそれよりも高い構成であることが望ましい。

このように、逆転写の発生の心配のない上流側の画像形成部において、接触圧を下流側よりも低く設定することにより上流側における感光体フィルミングの発生を抑制し、同時に上流側における転写バイアス電圧を下流側よりも高く設定することにより、接触圧を低くしたことによる転写効率の低下を補うことができる。すなわち、転写効率をさほど落とすことなく、感光体フィルミングの抑制を図ることが可能となる。
（第３の実施の形態）
続いて、本発明の第３の実施の形態による画像形成装置について詳細に説明する。本実施の形態は、上述の各実施の形態の変形例であり、画像形成装置としての構成は、上述の各実施の形態による画像形成装置と同様である。よって、上述の各実施の形態においてすでに説明した部分についての説明は割愛する。

複数の画像形成部が配列された、いわゆるタンデム型の画像形成装置では、下流側の画像形成部の方が上流側の画像形成部に比べ、転写された多くのトナーが通過することになる。このような場合に、上流側と下流側とで同様なトナーを使用していると、下流側の画像形成部ほどフィルミングが発生しやすくなる傾向がある。

そこで、下流側の画像形成部における接触圧を上流側のそれよりも低く設定することで、下流側での感光体フィルミングが上流側での感光体フィルミングよりも早く発生することを抑制することができる。この場合、下流側の転写バイアス電圧が上流側の転写バイアス電圧に比べて若干高くなるように設定すると、感光体フィルミングの発生を抑制しつつ転写効率は安定させることができるが、その反面、逆転写トナーが若干増加する場合がある。

そこで、印字する画像の状況に応じて、下流側の画像形成部における転写バイアス電圧を変化させるようにするとよい。すなわち、混色しやすい画像（上流側の画像形成部のトナーを、下流側の画像形成部のトナーよりも多く使用するような画像）の際には、下流側の画像形成部における転写バイアス電圧を高くしないようにし、逆転写の発生を極力防止する。一方、混色があまり発生しないような画像については、下流側の画像形成部における転写バイアス電圧を上流側よりも高く設定し、転写の安定性を維持するようにするとよい。このように設定することによる効果を確認するために行った実験の結果を図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示す。

まず、第１の実施の形態で示したような構成のタンデム型のフルカラー画像形成装置を用い、図７（Ａ）に示すように、第１段目の画像形成部（イエロー）における接触圧（線圧）を４０ｇ／ｃｍに、第３段目の画像形成部（シアン）における接触圧を４０ｇ／ｃｍと３５ｇ／ｃｍの２種類に設定して印字試験を行った。このとき、イエローの印字率を５０％、シアンの印字率をイエローが重ならない部分にて５０％とし、さらに１枚ごとに、イエローとシアンの印字領域を交換して、ライフ試験を行なった。試験を行った結果、第１段目の画像形成部（イエロー）における感光体では約４万枚でフィルミングが発生したのに対して、第３段目の画像形成部（シアン）において接触圧を４０ｇ／ｃｍに設定したものでは３万枚でフィルミングが発生してしまった。ここで、第３段目の画像形成部（シアン）における接触圧を３５ｇ／ｃｍに設定したところ、約４万枚まではフィルミングは発生せず、第１段目の画像形成部（イエロー）と同等の寿命が確保できた。

このように、第３段目の画像形成部における接触圧を下げたことによって、わずかに転写効率は低下するが、逆転写もわずかではあるが減少し、混色の抑制に効果があるだけでなく、感光体フィルミングの抑制に対しても効果があることがわかる。

なお、転写効率を下げたくない場合には、後段の転写バイアス電圧を高く設定するとよい。同図に示すように、第３段目の画像形成部（シアン）における接触圧を２５ｇ／ｃｍに下げるとともに、転写バイアス電圧を１００Ｖあげて６００Ｖとし、実験を行なった。その結果、感光体フィルミングは４万枚を超えた辺りでも発生せず、転写圧力を下げた効果が出ている。また、転写効率も９３％以上は維持されている。しかし、転写バイアス電圧を上げたことにより逆転写トナーの量が増加するため、混色の影響の出やすいような画像の印字には不向きである。

すなわち、上流側の画像形成部（ここでは、第１段目の画像形成部）における印字率が比較的高い、混色の影響の出やすい画像では、下流側の画像形成部（ここでは、第３段目の画像形成部）における転写バイアス電圧を上げないようにし、上流側の画像形成部における印字率が比較的低い画像のときに限り、下流側の画像形成部における転写バイアス電圧を高く設定すると良い。

次に、図７（Ｂ）に示すように第１段目の画像形成部Ｙ（イエロー）において印字率５％で印字し、下流側にある第３段目の画像形成部Ｃ（シアン）において院自立９５％で印字した後、第１段目の画像形成部Ｙ（イエロー）において印字率９５％で印字し、下流側にある第３段目の画像形成部Ｃ（シアン）において印字率５％で印字する試験を繰り返した。

この印字試験では、イエロー５％、シアン９５％のときは第３段目の画像形成部Ｃの転写バイアス電圧が他色の画像形成部よりも高くなるように設定し、イエロー９５％、シアン５％のときは他色の画像形成部と同一に設定した。転写バイアス電圧を初めから変化させない場合は、初めのうちはシアンの転写バイアス電圧が低く転写効率も低いため、クリーナレスプロセス特有の露光メモリ（前に印字した画像の残像）が発生しやすくなる。一方、転写バイアス電圧を初めから高く設定しておいた場合は、逆転写が増加するため混色が早く進む傾向がでる。

本発明によれば、比較的混色しにくい画像の印字のときは、露光メモリ等のない高画質な画像を得ることができ、混色しやすい画像のときは、画質が多少犠牲になるが、混色の発生を抑制することができる。そしてもちろん、感光体のフィルミングの抑制については多大な効果がある。

なお、上述の各実施の形態においては、感光体から中間転写ベルト等へトナー像を転写する構成（中間転写方式）を例に挙げているが、これに限られるものではなく、感光体からシート等へトナー像を直接転写する場合にも同様な効果が得られることはいうまでもない。感光面とベルト面との間にシートを挟持・搬送していないときは、感光面とベルト面とが直接接触するため、この接触の際に感光面上に付着していた異物がベルト面上に移動し、これによって感光体のフィルミングを低減する効果がある。この場合も同様に、ベルト面と感光面との間の電界方向を定期的に逆転させることで、感光体フィルミングの抑制に効果があることは言うまでもない。

なお、上述の各実施の形態による画像処理装置において画像を形成するシートとしては、コピー用紙、ＯＨＰ用のシート等の様々なシートが利用可能である。

また、このような画像形成装置において、ベルト面の移動方向における上流側に配置された画像形成部における感光面とベルト面との接触圧が、下流側の画像形成部のそれよりも高い構成とすることが好ましい。複数の画像形成部が配列された、いわゆるタンデム型の画像形成装置では、下流側の画像形成部の方が上流側の画像形成部に比べ、転写された多くのトナーが通過することになる。このような場合に、上流側と下流側とで同様なトナーを使用していると、下流側の画像形成部ほどフィルミングが発生しやすくなる傾向がある。よって、本構成のように下流側の画像形成部における接触圧を上流側のそれよりも低く（言い換えると、上流側の画像形成部における接触圧を下流側のそれよりも高く）設定することで、下流側での感光体フィルミングが上流側での感光体フィルミングよりも早く発生することを抑制することができる。なお、このように上流側の画像形成部における接触圧を下流側のそれよりも高く設定した画像形成装置において、感光面上に形成されたトナー像の転写を行なう際に転写バイアス電圧を印加する転写バイアス電圧制御部を有し、ベルト面の移動方向における上流側に配置された画像形成部における転写バイアス電圧が、下流側の画像形成部のそれよりも低い構成としてもよい。これによれば、接触圧を低くしたことにより若干低下する下流側の画像形成部における転写効率を安定させることが可能となる。

なお、上述の画像形成装置において、転写ベルト（中間転写ベルト）は、感光面上に形成されたトナー像を転写されて保持し、この保持したトナー像をシートに転写するための中間転写体としての役割を有するものであり、ベルト面は、中間転写体の転写面（接触面）としての役割を有するものであるが、これに限られるものではなく、転写ベルトの代わりに、シートを感光面に対して押圧し、感光面上に形成されたトナー像をシート上に転写させるための転写ローラを使用し、ベルト面の代わりに転写ローラのローラ面を使用する構成とすることもできる。

なお、画像印字率、積算画像印字率、もしくは混色に関する情報に基づいて、感光面とベルト面の間の電界強度の関係もしくは電界強度の絶対値を変化させるようにしてもよい。

また、上述のような画像形成装置において、感光面上に形成されたトナー像の転写を行なう際に転写バイアス電圧を印加する転写バイアス電圧制御部（ここでは、不図示のＣＰＵ）を有し、転写バイアス電圧制御部は、ベルト面の移動方向における上流側に配置された画像形成部における印字率が下流側の画像形成部における印字率よりも高いときは、下流側の画像形成部における転写バイアス電圧を上流側の画像形成部のそれよりも低くする構成であることが好ましい。

このように、上流側に配置された画像形成部における印字率が下流側の画像形成部における印字率よりも高い場合（すなわち、印字する画像が混色を起こしやすいタイプの画像である場合）には、下流側の画像形成部における転写バイアス電圧を上流側よりも低く設定することで、転写バイアス電圧が高いことによる逆転写の発生を抑制し、ひいてはトナーの混色を防止することができる。

この他、上述のような画像形成装置において、感光面上に形成されたトナー像の転写を行なう際に転写バイアス電圧を印加する転写バイアス電圧制御部を有し、転写バイアス電圧制御部は、ベルト面の移動方向における上流側に配置された画像形成部における印字率が下流側の画像形成部における印字率よりも低いときは、下流側の画像形成部における転写バイアス電圧を上流側の画像形成部のそれよりも高くする構成とすることもできる。

このように、上流側に配置された画像形成部における印字率が下流側の画像形成部における印字率よりも低い場合（すなわち、印字する画像が比較的混色を起こしにくいタイプの画像である場合）には、下流側の画像形成部における転写バイアス電圧を上流側よりも高く設定することで、転写効率を安定させることができる。

以上述べたように、上述した各実施の形態による画像形成装置においては、感光面とベルト面との接触圧が、線圧で１ｇ／ｃｍ以上５０ｇ／ｃｍ未満の範囲にあることが望ましい。

また、上述した各実施の形態による画像形成装置において、感光面上に形成されたトナー像の転写を行なう際に転写バイアス電圧を印加する転写バイアス電圧制御部を有し、転写バイアス電圧制御部は、感光面からのトナー像の転写動作を行っていないときに、転写バイアス電圧とは電圧値および極性のうち少なくとも一方が異なる電圧を印加するようにしてもよい。

このような構成とすることで、帯電したことにより感光面上に付着している感光体フィルミングの原因となる物質（トナー、ゴミ等）を、感光面から分離させ易くなり、結果として感光体フィルミングの抑制に効果を奏する。

本実施の形態による画像形成装置の画像形成部周辺の概略図である。 感光面の純水との接触角とフィルミング発生枚数との関係を示す図である。 感光面の純水との接触角とフィルミング発生枚数との関係を示す図である。 感光体の感光面と転写ベルトのベルト面との接触圧と、感光体フィルミングの発生枚数との関係を示す図である。 感光体の感光面と転写ベルトのベルト面との接触圧と、転写効率との関係を示す図である。 図５と同一の条件で実験を行ったときの逆転写率と、感光面とベルト面との間の接触圧との関係を示す図である。 （Ａ）転写圧力と転写バイアス電圧を変化させたときの変化を示す表である。（Ｂ）転写圧力と転写バイアス電圧を変化させたときの変化を示す表である。

符号の説明

Ｙ イエロー用の画像形成部、Ｍ マゼンタ用の画像形成部、Ｃ シアン用の画像形成部、Ｋ ブラック用の画像形成部、Ｓ クリーニング部、１０１ 転写ベルト。

Claims (6)

1. 移動する像担持面に静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持面にトナー像を形成するとともに、前記像担持体における画像形成動作後に前記像担持面上に残留しているトナーを電気的に回収する現像部とを備えた複数の画像形成部と、
   前記複数の画像形成部の像担持面に当接しながら移動する接触面を有する接触部と、
   前記接触面上に付着したトナーを除去するクリーナとを有し、
   前記像担持面の水に対する接触角が、前記接触面の水に対する接触角よりも大きく、
   さらに、前記像担持面上に形成されたトナー像の転写を行なう際に転写バイアス電圧を印加する転写バイアス電圧制御部を有し、
   前記転写バイアス電圧制御部は、前記接触面の移動方向における上流側に配置された画像形成部における印字率が下流側の画像形成部における印字率よりも高いときは、前記下流側の画像形成部における転写バイアス電圧を上流側の画像形成部のそれよりも低くする
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記像担持面上に形成されたトナー像の転写を行なう際に転写バイアス電圧を印加する転写バイアス電圧制御部を有し、
   前記接触面の移動方向における上流側に配置された画像形成部における前記像担持面と接触面との接触圧が下流側の画像形成部のそれよりも低く、かつ上流側の画像形成部における転写バイアス電圧が下流側の画像形成部のそれよりも高い
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記接触面の移動方向における上流側に配置された画像形成部における前記像担持面と接触面との接触圧が、下流側の画像形成部のそれよりも高い
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、
   前記像担持面上に形成されたトナー像の転写を行なう際に転写バイアス電圧を印加する転写バイアス電圧制御部を有し、
   前記接触面の移動方向における上流側に配置された画像形成部における転写バイアス電圧が、下流側の画像形成部のそれよりも低い
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記像担持面上に形成されたトナー像の転写を行なう際に転写バイアス電圧を印加する転写バイアス電圧制御部を有し、
   前記転写バイアス電圧制御部は、前記像担持面からのトナー像の転写動作を行っていないときに、前記転写バイアス電圧とは電圧値および極性のうち少なくとも一方が異なる電圧を印加する
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記像担持面と接触面との接触圧が、線圧で１ｇ／ｃｍ以上５０ｇ／ｃｍ未満の範囲にあることを特徴とする画像形成装置。

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