特許 5921114 中間転写ベルト、転写ユニット、及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5921114

(24)【登録日】2016年4月22日

(45)【発行日】2016年5月24日

(54)【発明の名称】中間転写ベルト、転写ユニット、及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/16 20060101AFI20160510BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/16

【請求項の数】4

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2011-181583(P2011-181583)

(22)【出願日】2011年8月23日

(65)【公開番号】特開2013-44875(P2013-44875A)

(43)【公開日】2013年3月4日

【審査請求日】2013年11月12日

【審判番号】不服2015-6133(P2015-6133/J1)

【審判請求日】2015年4月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】591044164

【氏名又は名称】株式会社沖データ

(74)【代理人】

【識別番号】100083840

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 実

(74)【代理人】

【識別番号】100116964

【弁理士】

【氏名又は名称】山形 洋一

(74)【代理人】

【識別番号】100135921

【弁理士】

【氏名又は名称】篠原 昌彦

(72)【発明者】

【氏名】高澤 貴之

【合議体】

【審判長】 黒瀬 雅一

【審判官】 山本 一

【審判官】 吉村 尚

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１５１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２６２１５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２５９９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

G03G 15/16

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中間転写方式の画像形成装置に備えられ、少なくとも内側から基層、弾性層、及び表面層が順次積層された無端状の中間転写ベルトにおいて、
Ｚｉｓｍａｎ法から導かれる前記中間転写ベルト表面の臨界表面張力γｃが
２≦γｃ≦１５［ｍＮ／ｍ］
であり、
前記表面層をフィルム上に形成した硬さ測定用の試料で測定した押し込みヤング率Ｅ＿ＩＴが
０．５≦Ｅ＿ＩＴ≦４．６［ＧＰａ］
であり、且つ
前記中間転写ベルト表面の表面粗さＲａが、
０．１［μｍ］≦Ｒａ≦１．０［μｍ］
であることを特徴とする中間転写ベルト。

【請求項2】

前記押し込みヤング率Ｅ＿ＩＴが
２．０［ＧＰａ］≦Ｅ＿ＩＴ≦４．６［ＧＰａ］のとき、
前記臨界表面張力γｃが
２≦γｃ≦１５［ｍＮ／ｍ］
であり、
前記押し込みヤング率Ｅ＿ＩＴが
０．５［ＧＰａ］≦Ｅ＿ＩＴ＜２．０［ＧＰａ］のとき、
前記臨界表面張力γｃが
２≦γｃ≦１０［ｍＮ／ｍ］
であることを特徴とする請求項１記載の中間転写ベルト。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトの内側に配置され、前記中間転写ベルトを所定の張架圧力で張架する複数のローラと、
前記中間転写ベルトの内側に配置され、前記中間転写ベルトに現像剤像を転写する転写ローラと
を備えたことを特徴とする転写ユニット。

【請求項4】

請求項１又は２に記載の中間転写ベルトを備えたことを特徴とする画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、像担持体上に形成された潜像を現像剤により現像して得られた現像剤像が転写される中間転写体を備えた中間転写方式の画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

中間転写ベルトを使用した中間転写方式の画像形成装置は、カラー画像情報などの複数の色成分画像を順次転写してカラープリントを出力するカラー画像形成装置として有用であり、従来、樹脂層を単層もしくは積層した中間転写ベルトを使用した画像形成装置が多く使用されてきた（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−１６４７０６号公報（第２頁、図２）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、ポリイミド（ＰＩ）やポリアミドイミド（ＰＡＩ）などに代表される樹脂を単一或いは積層した転写ベルトは、高弾性率体であるため、像担持体上のトナー像をベルトに転写する１次転写工程において、トナー像が像担持体である感光体とベルトとの押し圧力によって応力集中を受け、中抜けという画像欠陥が発生する。また、２次転写工程においては、記録媒体としての記録用紙への追従能力に乏しく、特に凹凸紙を使用した場合に紙面上にトナーが効率よく転写されず、かすれてしまうという問題があった。さらに、ＰＩやＰＡＩは臨界表面張力γｃが比較的大きくてトナーの離型性に劣るため、２次転写工程において、ベルト上のトナー像を紙面上へ受け渡しにくく、画像のかすれを助長するという問題があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明による中間転写ベルトは、中間転写方式の画像形成装置に備えられ、少なくとも内側から基層、弾性層、及び表面層が順次積層された無端状の中間転写ベルトであって、
Ｚｉｓｍａｎ法から導かれる前記中間転写ベルト表面の臨界表面張力γｃが
２≦γｃ≦１５［ｍＮ／ｍ］
であり、
前記表面層をフィルム上に形成した硬さ測定用の試料で測定した押し込みヤング率Ｅ＿ＩＴが
０．５≦Ｅ＿ＩＴ≦４．６［ＧＰａ］
であり、且つ
前記中間転写ベルト表面の表面粗さＲａが、
０．１［μｍ］≦Ｒａ≦１．０［μｍ］
であることを特徴とする。

【0006】

本発明による転写ユニットは、上記の中間転写ベルトと、該中間転写ベルトの内側に配置され、該中間転写ベルトを所定の張架圧力で張架する複数のローラと、該中間転写ベルトの内側に配置され、該中間転写ベルトに現像剤像を転写する転写ローラとを備えたことを特徴とする。
本発明による画像形成装置は、上記の中間転写ベルトを備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明のベルトによれば、適度な表面の硬さ及び離型性を有するため、このベルトを採用しての中間転写方式の画像形成装置による１次転写及び２次転写において、ドット中抜け、細線中ぬけ、カスレといった現象の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に基づくベルトを備えた実施の形態１の画像形成装置の要部構成を示す概略構成図である。

【図2】本実施に基づくベルトの構造を示す断面図である。

【図3】ベルト表面層の臨界表面張力γｃの算出方法の説明に供する図である。

【図4】（ａ）は、１次転写でのドット中抜けレベル判定基準の目安を示す図であり、（ｂ）は、１次転写での細線中抜けレベル判定基準の目安を示す図であり、（ｃ）は、２次転写でのカスレのレベル判定基準の目安を示す図である。

【図5】試験試料ベルトの各指標に対応する座標に総合評価の判定結果をプロットした分布図である。

【図6】試験試料ベルトに対して行ったベルト表面の耐クラック性の評価の説明に供する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

実施の形態１．
図１は、本発明に基づくベルトを備えた実施の形態１の画像形成装置の要部構成を示す概略構成図である。

【0011】

同図に示す画像形成装置１は、中間転写方式のカラー電子写真プリンタとしての構成を備え、装置内部には、記録媒体としての記録用紙２５を収納する給紙カセット３１が装着され、記録用紙２５を給紙カセット３１から取り出す図示しない給紙ローラ、記録用紙２５を２次転写部まで搬送する搬送ローラ３２が配置される。また、画像形成装置１内には、画像形成部として、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー画像を形成するトナー画像形成部１１〜１４が、ベルト２３の回転移動方向（同図の矢印方向）に沿って上流側から順に、トナー画像形成部の各感光体ドラム５１がベルト２３に当接するように配置されている。これらのトナー画像形成部は、それぞれが所定色のトナーを使用する以外は同じ構成を有する。

【0012】

例えばイエロー（Ｙ）のトナーを使用するトナー画像形成部１１に示すように、各トナー画像形成部は、静電潜像担持体としての感光体ドラム５１、感光体ドラム５１の表面に電荷を供給して帯電させる帯電ローラ５２、帯電された感光体ドラム５１の表面に画像データをもとに選択的に光を照射して静電潜像を形成するＬＥＤヘッド５３、感光体ドラム５１に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー画像を形成する現像部５４、及び感光体ドラム５１の表面に残留したトナーを除去すべく、感光体ドラム５１に接触して配置されるクリーニングブレード５６を備える。

【0013】

また、画像形成装置１内には、転写ユニット１０として、中間転写ベルトとしのベルト２３、図示せぬ駆動部より回転されてベルト２３を矢印方向に駆動する駆動ローラ２０、駆動ローラ２０と共に無端状のベルト２３を所定の張架圧力によって張架する支持ローラ２１，２２、及び感光体ドラム５１上に形成されたトナー画像をベルト２３に１次転写すべく、ベルト２３を挟むように各感光体ドラム５１に対向して配置された１次転写ローラ２６が備えられている。

【0014】

ベルト２３を介して支持ローラ２１に対向する位置には、ベルト２３のトナー画像を記録用紙２５上に２次転写する２次転写ローラ３３が配置され、ベルト２３を介して支持ローラ２２に対向する位置には、ベルト２３上に付着した残トナーを掻き取りクリーニングするクリーニング部材２４が配置されている。そして、記録用紙２５上に形成されたトナー画像を、熱及び圧力を加えることによって定着させる定着装置３４、定着装置３４を通過した記録用紙２５を搬送し、画像が定着された記録用紙２５を装置外に排出する搬送ローラ３５が配置されている。

【0015】

以上の構成において、画像形成装置１による印刷処理動作について説明する。尚、図１中の点線矢印は、搬送される記録用紙２５の搬送方向を示す。

【0016】

各トナー画像形成部１１〜１４において、各感光体ドラム５１の表面は、図示しない電源装置により電圧が印加された帯電ローラ５２により帯電される。続いて、感光体ドラム５１が矢印方向に回転することによって、帯電された感光体ドラム５１表面がＬＥＤヘッド５３の付近に到達すると、画像データをもとに選択的に光を照射するＬＥＤヘッド５３によって露光され、感光体ドラム５１の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像部５４により現像され、感光体ドラム５１の表面にトナー画像が形成される。

【0017】

各感光体ドラム５１に形成されたトナー画像は、ベルト２３に接する転写位置を通過する際に、図示しない電源装置により電圧が印加されている転写ローラ２６によって、それぞれベルト２３上に１次転写される。このとき、ベルト２３に転写される各色のトナー像が、ベルト２３上に順次重ねて転写されるように、各感光体ドラム５１へのトナー画像形成タイミングが計られている。この段階で、ベルト２３上には、重ねられた、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー画像によりカラー画像が形成される。

【0018】

一方、上記したベルト２３上へのカラー画像の形成と並行して、給紙カセット３１にセットされた記録用紙２５は、図示しない給紙ローラによって給紙カセット３１から取り出され、搬送ローラ３２により、２次転写位置である２次転写ローラ３３とベルト２３の接合部まで搬送される。そして、記録用紙２５が、この転写位置を通過する際に、電源装置により電圧が印加されている２次転写ローラ３３によって、ベルト２３上のカラー画像が記録用紙２５上の所定位置に２次転写される。

【0019】

続いて、表面に各色のトナー画像によるカラー画像が形成された記録用紙２５は、図示しない搬送手段によって定着装置３４に搬送される。記録用紙２５上のトナー画像は、定着装置３４によって加圧しながら加熱することにより溶融し、記録用紙２５上に固定される。トナー画像が定着した記録用紙２５は、搬送ローラ３５によって装置外の図示しないスタッカ部に排出され、印刷処理動作が終了する。この間、記録用紙２５を分離した後のベルト２３は、ベルト２３上に残留したトナーやその他の異物を除去するクリーニング部材２４により清掃される。

【0020】

次に、上記した画像形成装置１で使用されるベルト２３について詳しく説明する。

【0021】

図２は、本実施の形態１で使用されるベルト２３の構造を示す断面図である。ベルト２３は、図２に示すように、基層２３ａ、弾性層２３ｂ、表面層２３ｃを順次積層したような３層の積層体構造をしたシームレスの無端状ベルトである。ここでは３層としているが、３層以上の積層構造を有しているものでもよく、例えば基層と弾性層の間に層を形成したものや、弾性層と表面層の間に層を形成させたものでもよい。このようなベルト２３を、図１に示した画像形成装置１に中間転写ベルトとして使用する場合、表面層（外周面）２３ｃはトナー等が接する面であり、基層（内周面）２３ａはベルトが走行回転中に駆動ローラ２０や支持ローラ２１，２２と直接接触し、摺動する面である。

【0022】

ここでは、ベルト２３の基層２３ａとしてイオン導電化剤を適量混合したＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を選択し、弾性層２３ｂとしてＪＩＳＡ硬度４０°の熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）にイオン導電化剤を適量混合した材料を選択した。これらの材料を押出し成型によって、基層２３ａと弾性層２３ｂの２層膜厚の和が４００±４０μｍであり、内周長が６２４ｍｍとなるシームレスベルト成型した後、２２８ｍｍの幅長に適宜切断した。基層や弾性層の成型方法については、押し出し成型に限定されるものではなく、材料の種類によって、回転成型、遠心成型、インフレーション成型を利用してもよく、また、各層を各々製膜したのちに、接着剤等で貼りあわせてもよい。

【0023】

次に、以上のようにして形成した基層２３ａと弾性層２３ｂの積層体を所定寸法の治具にセットし、スプレーコートにより、メチルエチルケトン等の有機溶剤で希釈した末端にアクリル基を有するアクリルモノマーを塗布した後、その表面にＵＶ照射することで硬化させ、表面層２３ｃを有する３層のベルト２３を得た。ここでは、ＵＶ反応硬化型のポリアクリルを主鎖とする樹脂を選択した。ポリアクリルは、１種類又は数種類のモノマーを混合した溶液をベルトなどの表面に塗装することでドライ膜厚を作製した後に、ＵＶの照射によって短時間で硬化反応が終了するので、簡便に層形成をすることができる。硬化手法はＵＶ照射に限られるものではなく、材料の種類によって、例えば、熱による硬化反応等を利用してもよい。

【0024】

ここで使用したポリアクリルは、ポリマーを構成するモノマーユニット、又はプレポリマーユニットの構成比（混合比）を変えることで、その硬さを調整することが可能である。また、表面層樹脂中にフッ素系又はシリコーン系の撥水材を適量添加することで、硬さを変えず、異なった臨界表面張力γｃを有する表面層を形成することができる。但し、添加剤を過剰に加えると、経時で添加剤が表面へブリードする現象が発生しやすく、ブリード物が感光体ドラム５１へ付着し、画像欠陥を引き起こすことがある。このため、臨界表面張力を小さくする際には、撥水剤の添加量に十分留意する必要がある。表面層２３ｃの膜厚は、塗布する材料の濃度や、塗布量によって適宜調整することができ、ここでは３μｍとした。

【0025】

尚、ベルト２３を構成する材料は、上記した内容のものに限定されるものではなく、以下に示すような材料を使用してもよい。

【0026】

基層２３ａを形成する材料としては、樹脂材料であることが好ましく、耐久性や機械的特性の観点から、ベルト駆動時の張力変形が一定であることが望ましく、また蛇行規制手段と繰り返し摺動することによる、側部磨耗、側部オレ、割れ等のダメージが受けにくいことが必要である。例えば、基層２３ａを構成する樹脂として、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリフェニレンスルホネート（ＰＰＳ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）が好適であり、特にＰＩ、ＰＡＩ、ＰＶＤＦが好んで使用される。

【0027】

基層２３ａには、イオン導電剤やカーボンブラックなどの導電剤を含有しており、その種類や添加量によって狙った導電性を発現させている。イオン導電化剤としては、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、テトラフルオロボラン酸リチウム、チオシアン酸カリウム、チオシアン酸リチウムなどのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、４級アンモニウム塩、有機リン塩、ホウ素酸塩などが挙げられる。また、カーボン導電剤としては、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等が挙げられ、これらを単独使用、又は複数のカーボンブラックを併用し、狙った抵抗を発現させてもよい。基層２３ａの膜厚は、前述したような機械的耐久性の観点から、基層を構成する材料の弾性率の大小によって決定されるが、一般的にその膜厚は６０〜２００μｍである。

【0028】

弾性層２３ｂを構成する弾性材料は、エラストマーであることが望ましい。弾性層を形成するエラストマーについても、基層２３ａと同様に導電性を発現させるために、適宜カーボンブラックや、イオン導電化剤を適量添加することが必要である。弾性層２３ｂに導電性を付与する手段として、ベルト１本内の抵抗ばらつきを小さく抑え、均一な抵抗体を形成させるために、イオン導電剤を添加する手法が好んで使用される。

【0029】

また弾性層２３ｂを形成する材料には、ポリウレタンが好まれて使用されており、媒体の凹凸に対してより確実に追従させるために、ＪＩＳＡ硬度が７０°以下、好ましくはＪＩＳＡ硬度が２５〜５０°のポリウレタンが好まれて使用されている。また、媒体の凹凸に効率よく追従させるために、弾性層２３ｂは厚いほど好ましい。

【0030】

次に表面層２３ｃを構成する材料ついて説明する。表面層２３ｃに求められる特性は、トナーのリリース性を有すると共に、その性能を寿命まで維持できるような耐久性、特に耐摩耗性に優れた樹脂を選択する必要がある。表面層２３ｃを形成する材料としては、例えば、ポリアクリル、ポリエステルウレタン、ポリエーテルウレタン、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、スチレン化合物、ナフタレン化合物やＰＴＦＥなどのフッ素系化合物が好ましい。

【0031】

以下、上記構成のベルト２３について、表面特性の異なる材料を使用して行った印刷（転写）試験及びその試験結果について説明する。

【0032】

ベルト２３の表面特性として、表面の硬さ及び離型性に着目し、表面硬さについては押込みヤング率Ｅ＿ＩＴを指標とし、離型性については臨界表面張力γｃを指標として、これらの特性の異なるベルトを試料として複数用意して行った、印刷（転写）試験とその評価結果について以下に説明する。

【0033】

まず、ベルト表面の硬さを評価する押込みヤング率Ｅ＿ＩＴの測定方法について説明する。ベルト表面層の硬さの評価は、東陽テクニカ製Ｇ２００を使用し、測定端子としてＢｅｒｋｏｖｉｃｈ（ＴＢ１３２８９）を用いて測定した。厚さ１０μｍの表面層をＰＩ（ポリイミド）フィルムまたはＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）フィルムの上に形成させた硬さ測定用の試料を準備し、材料の硬さを測定した。即ち、ＩＳ０１４５７７−１に準拠して測定し、０．１［ｍＮ］で押込んだときの押し込みヤング率Ｅ＿ＩＴを求めた。この場合、押し込みヤング率Ｅ＿ＩＴが大きいほどベルト表面は硬いといえる。

【0034】

次に、ベルト表面の離型性を評価する算出方法について説明する。離型性は、Ｚｉｓｍａｎ法から求めた臨界表面張力によって評価した。一般的に測定対象固体表面よりも液体の表面張力が大きければ、液体はその液滴を保ち、逆にそれよりも小さければ、液滴はよく広がってよく濡れる状態となる。また、それぞれの液体の接触角の余弦を液体の表面張力に対してプロットすると直線となり、その余弦が１（完全に濡れた状態）となるように外挿した点の表面張力が、測定した固体の臨界表面張力（γｃ）となる。臨界表面張力γｃが小さいほど離型性が高い表面であるといえる。

【0035】

本願では、ベルト表面に対する接触角を接触角計（協和界面科学（株）社製 接触角計 ＣＡ−Ｘ型）用いて２５℃５０％ＲＨ環境下で測定した。液体としてはｎードデカン（２５．０［ｍＮ／ｍ］）、ジヨードメタン（５０．８［ｍＮ／ｍ］）、純水（７２．８［ｍＮ／ｍ］）の３種液体を使用し、得られた接触角から図３に示すようにＺｉｓｍａｎ−Ｐｌｏｔを用いて、ベルト表面層の臨界表面張力γｃを算出した。

【0036】

上記した方法で形成し、且つ表面の硬さ及び臨界表面張力を測定したＮｏ．１〜Ｎｏ．２９（表１参照）までの複数の無端状のベルトを試験試料として用意して行なった転写試験とその結果に基づく評価について説明する。
尚、便宜上、試験に使用される試料としてのベルトは全て符号２３を付して説明するが、本発明に基づく実施の形態１のベルト２３に相当するのは、後述する試験結果に基づいて特定される、押込みヤング率Ｅ＿ＩＴ及び臨界表面張力γｃを備えたものである。

【0037】

＜１次転写工程における評価方法について＞
１次転写工程におけるベルト上のドット中抜け、及び細線の中抜けの評価は、例えば図１に示す画像形成装置１と同構成の画像形成装置を使用し、試験試料としてのベルト２３の表面にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を互いに重ならないように１次転写により形成し、そのトナー像を実体顕徴鏡で観察し、ドット中抜け及び細線の中抜けの有無、及びそのレベルを判定した。
その他の試験条件は以下の通りである。
・形成するトナー像：幅１．５ｍｍの細線
・試験環境：ＮＮ環境下（２３℃５０％ＲＨ）
・画像形成装置の解像度：６００ｄｐｉ
・形成する画像：ハーフトーン
これは、ベタ画像と違い、ドットが独立して観測できるためである。
・トナー：粉砕法で主構成組成としてポリエステル樹脂を用い、粒径が４．５〜６．５μｍで真球度が０．９０〜０．９４のものを使用
・ベルトの表面粗さＲａ：０．１μｍ〜０．３μｍ
・１次転写位置での圧接力：１５２Ｎ

【0038】

観察によるドット中抜けレベル判定基準は以下の通りである（図４（ａ）参照）。
○：ドット中抜けがなく、円形状のドットがきれいに再現されている
△：ドットの中抜けはないが、変形したドットが存在している、または極軽微な中抜けが存在する
×：ドットがドーナツ状になっており、ドットの形状も大きく変形している

【0039】

観察による細線中抜けレベル判定基準は以下の通りである（図４（ｂ）参照）。
○：細線中抜けがない
△：細線の中央部がややかすれており、薄くなっている
×：細線の中央部にトナー存在しておらず、２本の線になっている

【0040】

＜２次転写工程における評価方法について＞
２次転写工程における画像品質評価は、例えば図１に示す画像形成装置１と同構成の画像形成装置を使用し、試験試料としてのベルト２３の表面にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のべタ画像を互いに重ならないように媒体印字し、ベルト上のトナー像が効率よく紙面上へ転写されているか目視判定した。例えば、２次転写工程でベルト２３から紙面上へ効率よく転写されない場合、紙面上のべタ画像は図４（ｃ）の×欄に示したようにカスレが発生する。
その他の試験条件は以下の通りである。
・試験環境：ＮＮ環境下（２３℃５０％ＲＨ）
・画像形成装置の解像度：６００ｄｐｉ
・形成する画像：ベタ画像（全面）
・トナー：粉砕法で主構成組成としてポリエステル樹脂を用い、粒径が４．５〜６．５μｍで真球度０．９０〜０．９４のものを使用
・記録用紙：Ａ４のＰＰＣ（Ｐｌａｉｎ Ｐａｐｅｒ Ｃｏｐｙ）用紙
・ベルトの表面粗さＲａ：０．１μｍ〜０．３μｍ
・２次転写位置での圧接力：９０Ｎ

【0041】

観察による印刷紙面上のベタ画像のカスレレベル判定基準は以下の通りである（図４（ｃ）参照）。
○：かすれていない
△：極一部で軽徴なカスレが存在するものの、実用上問題なし
×：画像全体がかすれており、実用上問題あり

【0042】

１次、２次の各転写工程での上記したドット中抜けレベル、細線中抜けレベル、及びカスレレベルの各レベル判定は、例えば、図４（ａ）、（ｂ）及び（Ｃ）にそれぞれ示すような各状態を基準として、目視または実体顯徴鏡による観察によってレベル判定した。

【0043】

＜１次転写工程及び２次転写工程における画像の総合評価方法について＞
１次転写工程及び２次転写工程における画像の総合評価として、以下のような基準で判定した。
○：カスレ、中抜けが発生していない
□：軽微なカスレ、或いは軽微な中抜けが存在している。実用上問題ないが、好ましくない
■：ベタ画像のカスレが顕著で実用上問題あり

【0044】

表１に上記した各転写試験の各評価結果を示し、図５に、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２９の試験試料ベルトの各指標に対応する座標に総合評価の判定結果をプロットした分布図を示す。

【0045】

【表1】

【0046】

図５に示す、総合評価の判定結果をプロットした分布図から明らかなように、使用するベルトの押込みヤング率Ｅ＿ＩＴ及び臨界表面張力γｃは、それぞれ
Ｅ＿ＩＴ≦４．６［ＧＰａ］、 γｃ≦１５［ｍＮ／ｍ］ （１）
とすることによって、実用上問題が生じない程度の品位での印刷が可能となり、更に
２．０［ＧＰａ］≦Ｅ＿ＩＴ≦４．６［ＧＰａ］でγｃ≦１５［ｍＮ／ｍ］、且つ
０．５［ＧＰａ］≦Ｅ＿ＩＴ＜２．０［ＧＰａ］でγｃ≦１０［ｍＮ／ｍ］ （２）
とすることによって、カスレも中抜けも生じない高品位の印刷が可能となることが理解される。

【0047】

尚、上記の（１）、（２）の不等式では、臨界表面張力γｃの下限値については示していませんが、実測では、γｃ＝２［ｍＮ／ｍ］（Ｚｉｓｍａｎ−Ｐｌｏｔ：相関係数＝０．９９９８）のレベルまで確認している。

【0048】

表１に示す評価結果から、１次転写工程においてドット中抜けや細線中抜けを発生させないためには、表面層の押込みヤング率Ｅ＿ＩＴを４．６［ＧＰａ］以下にする必要があることがわかる。また、２次転写工程においてカスレのない画像を提供するためには、臨界表面張力γｃを１５［ｍＮ／ｍ］以下にすることが必要であり、且つ、押し込みヤング率Ｅ＿ＩＴを２．０［ＧＰａ］以上とすることが好ましい。更に、臨界表面張力γｃを１０［ｍＮ／ｍ］以下にすることで、押し込みヤング率が０．５［ＧＰａ］の表面層を使用してもカスレなどの画像欠陥を生じないことがわかった。

【0049】

以下に、上記した傾向を示す理由について説明する。

【0050】

ドットや細線の中抜け現象は、感光体ドラム５１上のトナー像をベルト２３上へ１次転写する工程で発生し、次のような理由で発生することが知られている。即ち、感光体ドラム５１とベルト２３の間にトナー像が挟まれた際に、トナー像が圧接され、トナーが密集するドットや、特に、細線の中央付近では、トナーへの応力が集中する。このため、過度の圧力が加わったトナー粒子は塑性変形し、粒子間での付着力や、感光体ドラム５１との付着力が増大するため、ベルト２３上に１次転写されにくくなる。更に、塑性変形によって増大した感光体ドラム５１とトナーの付着力は、圧力の開放によっても弱まらず、転写電界によってトナー粒子に加わるクーロン力よりも大きいため、感光体ドラム５１からベルト２３へ１次転写されにくい。一方、ドットや細線の外周付近では、外側へ応力が分散するため、トナー粒子の塑性変形は生じない。このため、応力によって増大したトナーの付着力は、圧力の開放によって戻るため、感光体ドラム上５１のトナー像は、転写電界によってベルト２３上に１次転写されると考えられる。

【0051】

従ってこれらの現象に対する対策として、ベルト２３の最表面の押込みヤング率Ｅ＿ＩＴを４．６［ＧＰａ］以下にすることで、１次転写時にトナー像に加わる圧力をベルト２３の表面層で適度に吸収・分散し、トナー像の中抜けを防ぐことが可能になる。

【0052】

また、ベルト２３の表面の押し込みヤング率Ｅ＿ＩＴが２．０［ＧＰａ］未満の場合、１次転写時のトナー像の中抜けは改善されるが、ベルト２３と２次転写ローラ３３が直接又は記録用紙２５を介して圧接する２次転写部において、ベルト２３上のトナー像が記録用紙２５へ２次転写されにくくなってしまう。これは、ベルト２３の表面の押込みヤング率が２．０［ＧＰａ］よりも小さいと、ベルト２３に接するトナーが、２次転写ローラ３３と２次転写部でベルト２３の内側に接する支持ローラ２１間の押圧荷重によってベルト面に押圧される際、ベルト表面が微小変形することでトナーとの接触面積が増加し、ベルト２３とトナーとの付着力が増大するためであると考えられる。

【0053】

また、ベルト２３の表面の臨界表面張力γｃが１５［ｍＮ／ｍ］よりも大きいと、ベルト２３とトナーとの付着力が大きくなるため、ベルト２３上のトナーが十分に記録用紙２５へ２次転写されず、画像欠陥（ここでは、カスレ）を助長していると考えられる。

【0054】

しかしながら、臨界表面張力γｃを小さくしてベルト２３とトナーの付着力を小さくし、トナー像が転写電界によって容易に記録用紙２５の面上へ転写しやすくしても、押し込みヤング率Ｅ＿ＩＴが０．５［ＧＰａ］未満の柔らかな表面層を使用した場合には、十分に満足のいく画像は得られなかった。これは、ベルト２３上のトナー像が２次転写工程において押圧されてベルト表面が微小変形した際に、トナー粒子がベルト表面層に理没してしまうため、ベルト表面のトナーに対する離型性とは別の次元で、紙面上へ転写されにくくなったためであると考えられる。

【0055】

また、固体表面の臨界表面張力γｃとは、表面張力がγＩの液体を固体表面に滴下し液滴が形成されたときに、その液滴と固体表面とのなす角が０°となった場合に、γｃ＝γＩとなることを示している。すなわち、γｃは、理論上０よりも大きい。しかしながら、測定する固体の表面形状や測定する液体と個体とのＳＰ値の関係によっては、計算上０を下回ることがある。しかし、それら固体表面の臨界表面張力が小さいことは明らかであり、本実施の形態で評価に使用した３種液体を用いて測定及び算出したベルト表面の臨界表面張力は、小さいほどトナーの離型性が高いことを示しており、２次転写工程におけるカスレに対して有効である。

【0056】

以上のように、中間転写方式の画像形成装置において、ベルト表面の硬さ（押し込みヤング率Ｅ＿ＩＴ）及び離型性（臨界表面張力γｃ）が、それぞれ本実施の形態で説明したように所定の範囲に限定したベルトを中間転写ベルトとして使用することにより、１次転写及び２次転写時に発生する、ドットや細線の中抜け現象やカスレ現象を抑制することができる。

【0057】

実施の形態２．
本実施の形態では、前記した実施の形態１で説明した不等式（１）、（２）で、押し込みヤング率Ｅ＿ＩＴ及び臨界表面張力γｃの設定範囲を特定したベルトに対し、更に表面粗さＲａを特定することにより、より細線の印字に適したベルトを求める。

【0058】

例えば、表面層の押込みヤング率Ｅ＿ＩＴが４．６［ＧＰａ］、臨界表面張力γｃが５［ｍＮ／ｍ］のベルトにおいて、表面粗さＲａが０．０４〜１．５μｍまでの複数の無端状のベルトを試験試料として用意し、一次転写試験を行って、細線中抜を評価した。以下、更に詳細に説明する。

【0059】

本実施の形態で用意するベルト２３は、前記した実施の形態１で図２を参照して説明したように、基層２３ａとしてイオン導電化剤を適量混合したＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を選択し、弾性層２３ｂとしてＪＩＳＡ硬度４０°の熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）にイオン導電化剤を適量混合した材料を選択した。これらの材料を押出し成型によって、基層２３ａと弾性層２３ｂの２層膜厚の和が４００±４０μｍであり、内周長が６２４ｍｍとなるシームレスベルト成型した後、２２８ｍｍの幅長に適宜切断した。

【0060】

その後、表面層の押し込みヤング率が４．６［ＧＰａ］であり、臨界表面張力が５［ｍＮ／ｍ］であるコート溶液中に、平均粒径が０．３〜３μｍのアクリル粒子を適宜添加分散させ、スプレー塗装にて膜厚３μｍの表面層２３ｃ（図２）を形成し、所定の表面粗さＲａを有するベルト２３を得た。ここでは、添加粒子としてアクリル粒子を使用したが、シリコーン、ＰＴＦＥなどの粒子を使用してもよく、コート材料への分散性、有機溶剤への耐溶解性を考慮して適宜使用する。

【0061】

上記した方法で形成し、且つ表面粗さＲａが異なるＮｏ．３０〜Ｎｏ．３８（表２参照）までの複数の無端状のベルトを試験試料として用意して行なった転写試験とその結果に基づく評価について説明する。
尚、便宜上、試験に使用される試料としてのベルトは全て符号２３を付して説明するが、本発明に基づく実施の形態２のベルト２３に相当するのは、後述する試験結果に基づいて特定される、押込みヤング率Ｅ＿ＩＴ、臨界表面張力γｃ、及び表面粗さＲａを備えたものである。

【0062】

前記した実施の形態１での評価方法と同様に、１次転写工程におけるベルト上の細線中抜けの評価は、例えば図１に示す画像形成装置１と同構成の画像形成装置を使用し、試験試料としてのベルト２３の表面に２次色である赤（マゼンタ（Ｍ）＋イエロー（Ｙ））の細線を形成させ、そのトナー像を実体顕微鏡で観察し、中抜けの有無及びそのレベル判定を行い評価した。その他の試験条件は、前記した実施の形態１での＜１次転写工程における評価方法について＞の段落で記述した通りなのでここでの説明は省略する。

【0063】

２次色を選択した理由は、単一色の画像に比べてベルト上にトナー像を多く積層するため、感光体ドラム５１とベルト２３の押し圧力によって、トナー像に加わる応力が分散されにくく、細線の中央が白く抜けやすくなることによる。

【0064】

観察による細線中抜けレベル判定基準は以下の通りである（図４（ｂ）参照）。
○：細線中抜けがない
△：細線の中央部がややかすれており、薄くなっている
×：細線の中央部にトナー存在しておらず、２本の線になっている

【0065】

表２に上記した各転写試験の各評価結果を示す。

【0066】

【表2】

【0067】

表２に示す評価結果から、赤のような複数のトナーを積層して構成されるトナー像をベルト状に形成させた場合、特に細線を印字する場合には、表面粗さＲａが０．１μｍ以上であることが好ましいことがわかる。
尚、ここでは、表面層の押し込みヤング率が４．６［ＧＰａ］であり、臨界表面張力が５［ｍＮ／ｍ］のベルトについて説明したが、押し込みヤング率Ｅ＿ＩＴ及び臨界表面張力γｃの設定範囲が、前記した実施の形態１で説明した不等式（１）、（２）で特定したベルトにおいても同様の傾向を示す。

【0068】

以下に、上記した傾向を示す理由について説明する。

【0069】

前記の実施の形態１でも説明したように、中抜け現象は、トナー像が感光体ドラム５１とベルト２３との押し圧力によって応力集中を受けることにより発生するため、使用するベルトの表面層の硬度の上限を定めることで対応するが、特に複数のトナー像が積層された２次色の場合には、トナー像内部の応力が分散しにくくなるため中抜けが顕著になると考えられる。一方、ベルト２３の表面形状に凹凸を有している場合、感光体ドラム５１上に形成されたトナー像は、感光体ドラム５１とベルト２３間の押し圧力によって応力を受けても、トナー像が受ける応力は感光体ドラム５１とベルト２３を結ぶ上下方向ではなく、複雑に応力が分散するため、細線中央部のような、応力集中を受けやすい部位でも、効率的に中抜けを防ぐことが可能になる。このため、ベルト２３の表面粗さＲａが所定値以上の場合には、中抜けを防ぐことができると考えられる。

【0070】

表２に示す評価結果によれば、表面粗さＲａが１．０μｍよりも大きい場合にも、中抜け評価に関しては良好な結果が得られた。しかしながら、表面粗さＲａが大きくなるとクラックが生じて表面が脆くなる問題が生じる。以下にこの点について説明する。

【0071】

表３は、表２に示すＮｏ．３０〜３８のベルト（試験試料）に対して行ったベルト表面の耐クラック性の評価結果を示し、図６は、その説明に供する図である。

【0072】

耐クラック性の評価方法は、５０×１００ｍｍの短冊状に裁断したベルトをφ５〜φ１６ｍｍのシャフトに巻き付け、２４時間静置した後、ベルト表面を実体顕微鏡によって観察し、クラックの有無を、以下の評価基準に基づいて評価したものである。
○：クラック発生なし
×：ベルト表面にクラックが発生

【0073】

【表3】

【0074】

表３に示すように、表面粗さＲａが１．０μｍより大きい場合には、表面層にクラックが発生し、表面の粗さが大きいほど、クラックが入り易いことがわかった。これは、表面粗さＲａを１．０μｍより大きくする場合、表面層を形成する樹脂中に多量のフィラーを添加する必要があり、この添加量の増加に伴って、コート剤（バインダ樹脂）に対してフィラーの占有率が大きくなるため、フィラーを結着するバインダ樹脂が相対的に小さくなってしまう。例えば、表面粗さＲａ＝１．３μｍのベルト（Ｎｏ．３７）表面は、図６に示すような表面状態となる。

【0075】

図６において、白くなっている部分が、フィラーが表面層から突き出て凸状になっている部分を示し、黒く塗りつぶされている部分が表面層のバインダ樹脂部分を示している。このようにバインダ樹脂が少なくなると、樹脂がフィラーを結着する点が少なくなり、結果としてシャフトに巻きつけた際、表面層のフィラーと樹脂の界面で小さなクラックが発生してしまうと考えられる。このことから、表面層の耐クラック性を低下させないためには、表面粗さＲａを１．０［μｍ］以下とする必要がある。

【0076】

従って、ベルト２３の表面粗さＲａを
０．１μｍ≦Ｒａ≦１．０μｍ
とすることで、複数のトナー像が積層された２次色のように中抜けが発生し易いトナー像に対しても中抜けを防止することができ、且つ表面層でのクラック発生を防止することができる。

【0077】

以上のように、中間転写方式の画像形成装置において、ベルト表面の硬さ（押し込みヤング率Ｅ＿ＩＴ）及び離型性（臨界表面張力γｃ）をそれぞれ所定の範囲に限定し、更に表面の粗さＲａを所定の範囲に限定したベルトを中間転写ベルトとして使用することにより、細線中抜けが発生し易い、複数のトナーを積層した厚いトナー像をベルト上に形成する場合でも、トナー像に加わる応力を効率的に分散し、細線中抜けの発生を抑制できるため、より高精細な画像を長期に亘って提供することが可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0078】

尚、前記した実施の形態では、本願発明を電子写真プリンタに採用した例を示したが、これに限定されるものではなく、他にも無端状ベルトを適用したＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｒｉｎｔｅｒ）やファクシミリ、複写機等にも利用できる。

【符号の説明】

【0079】

１ 画像形成装置、 １０ 転写ユニット、 １１ トナー画像形成部、 １２ トナー画像形成部、 １３ トナー画像形成部、 １４ トナー画像形成部、 ２０ 駆動ローラ、 ２１ 支持ローラ、 ２２ 支持ローラ、 ２３ ベルト、 ２３ａ 基層、 ２３ｂ 弾性層、 ２３ｃ 表面層、 ２４ クリーニング部材、 ２５ 記録用紙、 ２６ １次転写ローラ、 ３１ 給紙カセット、 ３２ 搬送ローラ、 ３３ ２次転写ローラ、 ３４ 定着装置、 ３５ 搬送ローラ、 ５１ 感光体ドラム、 ５２ 帯電ローラ、 ５３ ＬＥＤヘッド、 ５４ 現像部、 ５６ クリーニングブレード。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】