JP2005321464A - 搬送ベルト及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被覆層に発生するクラックに対する作像粒子の堆積、固着を有効に回避でき、しかも、ベルト自体の変形、劣化を有効に抑制可能とする。
【解決手段】 弾性材からなるベルト基材２と、このベルト基材２表面を被覆する被覆層３とを備え、作像粒子５による画像を直接若しくは間接的に担持可能な搬送ベルト１であって、前記被覆層３としては、作像粒子５の平均粒径ｄと同等以下の層厚ｈを有し、かつ、表面微小硬度の低下が抑制可能な硬度維持フィラー４ｂを分散させたものであることを特徴とする。この搬送ベルト１を用いた画像形成装置をも対象とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置で用いられる搬送ベルトに係り、特に、弾性材からなるベルト基材表面を被覆材で被覆する態様の搬送ベルト及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、感光体ドラム等の像担持体上に画像を形成し、この画像を中間転写ベルトを介して記録材に間接的に転写するようにしたり、記録材保持ベルト上の記録材に直接転写するものが既に提供されている。
この種の搬送ベルト（中間転写ベルト，記録材保持ベルト）において、像担持体からの画像の転写性能を良好に保つという観点からすれば、搬送ベルトと像担持体とのニップ域や、搬送ベルトと転写部材とのニップ域の圧力を十分に且つ密着性を挙げることが必要である。

そのためには、搬送ベルトのベルト基材自体を柔軟なゴム材料などの弾性材で形成したものが既に提供されている。
この種の弾性材を使用した搬送ベルトにあっては、通常ベルト基材の表面に離型性の良い被覆層（例えばフッ素系のコーティング剤を使用）を形成する構成が採用されるが、この種の搬送ベルトを張架すると、前記被覆層が弾性材からなるベルト基材に追従して弾性変形し難いことから、被覆層に亀裂（クラック）が発生する事態は避けられない。
このような状況下にあっては、被覆層のクラック部に残留トナーが入り込んでしまい、クリーニングブレードやブラシ等のクリーニング部材によって残留トナーを掻き取ることができず、搬送ベルトのクリーニング不良を招く懸念がある。

このような不具合を解決する手段としては、搬送ベルト（転写ベルト）の被覆層の厚さをトナーの粒径よりも小さくし、被覆層に亀裂（クラック）が発生した場合であっても、クラックの中にトナーが埋もれることなく、クリーニング部材にて掻き取り易くした技術が既に提案されている（例えば特許文献１参照）。
また、別の解決手段としては、被覆層のクラック発生時の伸張率を２０％以上に設定することで、搬送ベルトのクラック部への残留トナーの堆積、固着を防止するようにした技術も既に提案されている（例えば特許文献２参照）。

特開平８−３０５１８１号公報（実施例，図７） 特開２０００−３１０９１２号公報（発明の詳細な説明，図５）

しかしながら、特許文献１所載の搬送ベルトにあっては、たとえ被覆層の厚さを薄くしたとしても、高温／高湿環境下では被覆層が吸湿し、被覆層自体の硬度が低下してしまうことから、被覆層のクラック部も軟化してしまい、クラック部にトラップされた残留トナーがクリーニング部材によって掻き取り難いという技術的課題がある。
一方、特許文献２所載の搬送ベルトにあっては、高伸張状態で搬送ベルトを使用することになるため、搬送ベルトの永久伸びが悪化してしまい、レジストレーションに悪影響を及ぼす懸念がある。
また、搬送ベルトを高伸張状態で張架し、被覆層を平滑にする態様にあっては、被覆層が経時劣化し易いという懸念がある。
更に、被覆層としてフッ素系のコーティング剤などの熱硬化性樹脂を使用すると、張架した状態で搬送ベルトに巻き癖などの変形が発生し易く、転写時に白抜けが発生するなどの二次障害が起こり易いという不具合もある。

本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、弾性材からなるベルト基材を使用する態様を前提とし、被覆層に発生するクラックに対する作像粒子の堆積、固着を有効に回避でき、しかも、ベルト自体の変形、劣化を有効に抑制可能とした搬送ベルト及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。

本発明は、図１（ａ）に示すように、弾性材からなるベルト基材２と、このベルト基材２表面を被覆する被覆層３とを備え、作像粒子５による画像を直接若しくは間接的に担持可能な搬送ベルト１であって、前記被覆層３としては、作像粒子５の平均粒径ｄと同等以下の層厚ｈを有し、かつ、表面微小硬度の低下が抑制可能な硬度維持フィラー４ｂを分散させたものであることを特徴とする。

このような技術的手段において、搬送ベルト１としては、弾性材からなるベルト基材２を有するものであれば適宜選定して差し支えなく、例えば画像形成装置を例に挙げれば、中間転写ベルトや記録材保持ベルトがある。
また、ベルト基材２は弾性材を使用したものであればよく、抵抗調整用の導電性フィラーを始めとする各種添加物を含めることは差し支えない。ここで、弾性材としては適宜選定して差し支えないが、ヤング率が８ＭＰａ以下のものが好ましい。
更に、被覆層３はベルト基材２の表面を被覆するものであればよく、通常は樹脂バインダ４ａに、潤滑性を発現させる潤滑性フィラー４ｃを始めとする各種フィラーを分散させるようにしたものが用いられる。更にまた、被覆層３としては単層であっても多層であってもよい。
ここで、樹脂バインダ４ａとしては適宜選定して差し支えないが、代表的にはポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂又はアクリル樹脂が用いられる。

特に、本発明にあっては、被覆層３は作像粒子５の平均粒径ｄと同等以下の層厚ｈを有するものであることが必要である。
この場合、被覆層３に亀裂（クラック）が発生し、このクラックに作像粒子５が入り込んだとしても、クリーニング部材によってクラック内の作像粒子を掻き取る又は静電的に帯電回収することが可能であるため、被覆層３における亀裂（クラック）への作像粒子５の堆積を防止し、搬送ベルト１の汚れを抑えることができる。
本態様において、被覆層３の層厚については適宜選定して差し支えないが、３μｍ未満であると、被覆層３の摩耗による弊害（例えば被覆層３の剥がれ）が生ずる虞れがあるため、３μｍ以上であることが好ましい。

また、本発明にあっては、被覆層３には、表面微小硬度の低下が抑制可能な硬度維持フィラー４ｂを分散させることが必要である。
ここで、硬度維持フィラー４ｂを樹脂バインダ４ａ中に所定量分散させると、被覆層３が吸湿しても、被覆層３自体の硬度が低下せず、その分、被覆層３に発生するクラックの形状も軟化せずに維持される。
そして、硬度維持フィラー４ｂとしては、少なくとも導電性フィラーを含むもの、少なくとも絶縁性フィラーを含むものなど適宜選定して差し支えない。この場合において、導電性フィラーを適宜入れることで、導電性（抵抗）を調整することが可能であり、また、抵抗調整を要しない搬送ベルト１にあっては、絶縁性フィラーのみを分散させる態様もあり得る。
尚、この硬度維持フィラー４ｂとしては、単一である必要はなく、複数種のものを使用してもよいばかりか、硬度維持という機能の他に、他の機能を兼用するものであってもよい。更に、形状や粒径についいても適宜選定して差し支えない。

また、硬度維持フィラー４ｂの充填量については、被覆層３の表面微小硬度の低下が抑制できる範囲であれば適宜選定して差し支えないが、硬度維持フィラー４ｂの充填量
が少ないと、被覆層３の表面微小硬度が低下してしまうことから、５重量％以上であることが好ましい。
一方、硬度維持フィラー４ｂの充填量の上限については特に制限していないが、耐リーク性の低下や、引き裂き強度の低下などを考慮し、例えば５０重量％のように適宜選定して差し支えない。
更に、被覆層３に硬度維持フィラー４ｂを充填すると、被覆層３の表面微小硬度は環境変化に伴って変化し難くなる点で好ましい。
被覆層３の好ましい表面微小硬度については、例えば島津ダイナミック超微小硬度計ＤＵＨ−２０１Ｓにて、稜線角度１１５°による三角錐圧子を用いた際の測定値が、高温高湿環境下と低温低湿環境下との間で２０％以下の変化量に抑えられるものであればよい。

更に、本発明において、搬送ベルト１は弾性材からなるベルト基材２の表面に被覆層３を備えたものを広く含むものであり、例えばベルト基材２の裏面が被覆される被覆層（図示せず）を備えたものであってもよい。
このように裏面被覆層を備えた態様にあっては、ベルト基材２面と裏面側部材との直接的な接触を防止することができ、ベルト基材２からのブリード等の経時変化やオゾン、ＮＯｘ等の環境劣化を抑制することができる。

本発明は搬送ベルト１を対象とするものであるが、これに限られるものではなく、これを用いた画像形成装置をも対象とする。
この場合、本発明は、例えば図１（ｂ）に示すように、像担持体６及びこれに対向する搬送ベルト１を有し、像担持体６上に形成されたトナー像を搬送ベルト１若しくは搬送ベルト１上の記録材７に転写する画像形成装置において、前記搬送ベルト１として上述した搬送ベルトを使用することを特徴とするものである。
特に、搬送ベルト１上の作像粒子５の残留物を掻き取るクリーニング部材（図示せず）を備えた態様の画像形成装置にあっては、本発明が特に有効である。

ここで、搬送ベルト１を中間転写ベルトとして使用する態様にあっては、図１（ｂ）に示すように、像担持体６上のトナー像を一次転写装置８ａにて搬送ベルト（中間転写ベルト）１に一次転写した後、搬送ベルト（中間転写ベルト）１上のトナー像を二次転写装置８ｂにて記録材７に二次転写する。
一方、搬送ベルト１を記録材保持ベルトとして使用する態様にあっては、図１（ｂ）に示すように、搬送ベルト（記録材保持ベルト）１上に記録材７を保持した後、像担持体６上のトナー像を転写装置８にて搬送ベルト（記録材保持ベルト）１上の記録材７に転写する。

また、図１（ｂ）に示す画像形成装置において、搬送ベルト１は複数の張架ロール９に張架され、ドラム状の像担持体６の形状に沿って接触配置されている態様が好ましい。
本態様によれば、搬送ベルト１を出来るだけ像担持体６の形状に沿わせる事で、転写の際のニップ域前後での無駄な空隙による放電をなくし、トナー像の飛び散りを防止することができる。
更に、図１（ｂ）に示す画像形成装置において、像担持体６及び搬送ベルト１のいずれか一方を駆動源とし、他方を従動回転させるようにする態様が好ましい。
本態様によれば、このような駆動構成にすることで、一方の駆動機構を省略することができ、その分、駆動コストを抑制できるほか、搬送ベルト１と像担持体６との駆動干渉からくる搬送ベルト１の厚み変動や、プロセス方向の送り変動などの変動要因を除外することができる。

本発明によれば、弾性材からなるベルト基材の表面を被覆層で被覆する態様において、被覆層の層厚を作像粒子の平均粒径と同等以下に設定し、かつ、被覆層に表面微小硬度の低下が抑制可能な硬度維持フィラーを分散させるようにしたので、被覆層に亀裂（クラック）が発生したとしても、当該クラックの深さ自体は浅く、しかも、クラック形状も軟化せずに維持することができる。
このため、仮に、被覆層のクラック部に作像粒子が入り込んだとしても、クリーニング部材により作像粒子を簡単且つ確実に清掃することができる。
それゆえ、搬送ベルト表面が汚れることはなくなり、その分、安定した画像品質を維持することができる。
また、上述したような搬送ベルトを用いた画像形成装置によれば、搬送ベルト表面を汚すことなく、安定した画像品質を維持することが可能な画像形成装置を容易に構築することができる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２（ａ）は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態を示す。
同図において、画像形成装置は、感光体ドラム１０と、この感光体ドラム１０からトナー像を転写させるために前記感光体ドラム１０に一定領域にて感光体ドラム１０形状に沿うように接触する中間転写ベルト２０とを有する。
本実施の形態において、感光体ドラム１０は光の照射によって抵抗値が低下する感光層を備えたものであり、この感光体ドラム１０の周囲には、感光体ドラム１０を帯電する帯電装置１１と、帯電された感光体ドラム１０上に各色成分（本例ではイエロ、マゼンタ、シアン、ブラック）の静電潜像を書込む露光装置１２と、感光体ドラム１０上に形成された各色成分潜像を各色成分トナーにて可視像化するロータリ型現像装置１３と、前記中間転写ベルト２０と、感光体ドラム１０上の残留トナーを清掃するクリーニング装置１７とが配設されている。

ここで、帯電装置１１としては、例えば帯電ロールが用いられるが、コロトロンなどの帯電器を用いてもよい。
また、露光装置１２は感光体ドラム１０上に光によって像を書込めるものであればよく、本例では、例えばＬＥＤを用いたプリントヘッドが用いられるが、これに限られるものではなく、ＥＬを用いたプリントヘッドでも、レーザビームをポリゴンミラーでスキャンするスキャナなど適宜選定して差し支えない。
更に、ロータリ型現像装置１３は各色成分トナーが収容された現像器１３ａ〜１３ｄを回転可能に搭載したものであり、例えば感光体ドラム１０上で露光によって電位が低下した部分に各色成分トナーを付着させるものであれば適宜選定して差し支えなく、使用するトナーも形状、粒径など特に制限はなく、感光体ドラム１０上の静電潜像上に正確に載るものであればよい。尚、本例では、ロータリ型現像装置１３が用いられているが、４台の現像装置を用いるようにしてもよい。
更にまた、クリーニング装置１７については、感光体ドラム１０上の残留トナーを清掃するものであれば、ブレードクリーニング方式を採用したもの等適宜選定して差し支えない。但し、転写率の高いトナーを使用する場合にはクリーニング装置１７を使用しない態様もあり得る。

また、中間転写ベルト２０は、図２（ａ）に示すように、４つの張架ロール２１〜２４に掛け渡されるものであって、ロータリ型現像装置１３とクリーニング装置１７との間に位置する感光体ドラム１０面に沿う形で所定の接触領域だけ密着配置されている。
ここで、この中間転写ベルト２０と感光体ドラム１０とは夫々別駆動系で駆動されていてもよいが、本実施の形態では、中間転写ベルト２０が後述するように弾性ベルトであり、しかも、感光体ドラム１０の周面に沿って接触配置されていることから、中間転写ベルト２０は、例えば感光体ドラム１０を駆動源として、従動回転するようになっている。

そして、中間転写ベルト２０が感光体ドラム１０に密着した接触領域の一部には中間転写ベルト２０の裏側から一次転写装置としての一次転写ロール２５が接触配置されており、所定の一次転写バイアスが印加されている。
更に、中間転写ベルト２０の張架ロール２２に対向した部位には、二次転写装置としての二次転写ロール３０が張架ロール２２をバックアップロールとして対向配置されており、例えば二次転写ロール３０に所定の二次転写バイアスが印加され、バックアップロールを兼用する張架ロール２２が接地されている。
更にまた、中間転写ベルト２０の張架ロール２３に対向した部位にはベルトクリーニング装置としてのクリーニングブレード２６が配設されており、中間転写ベルト２０上の残留トナーを掻き取り除去するようになっている。尚、本実施の形態では、クリーニングブレード２６に代えて金属製スクレーパやクリーニングブラシ、クリーニングロールを使用してもよいし、クリーニングブレード２６等に必要に応じて所定のクリーニングバイアスを印加するようにしてもよい。勿論、クリーニングブレード２６に加えてクリーニングブラシ等を組合せて使用してもよい。
また、用紙などの記録材４０は、供給トレイ４１に収容されており、ピックアップロール４２にて供給された後、レジストロール４３を経て二次転写部位に導かれ、搬送ベルト４４を通じて定着装置４５へ搬送され、搬送ロール４６及び排出ロール４７を経て排出トレイ４８へと排出されるようになっている。

また、本実施の形態において、中間転写ベルト２０は、図２（ｂ）に示すように、弾性材からなるベルト基材５１と、このベルト基材５１の表面を被覆する被覆層５２とを備えている。
ここで、本実施の形態で用いられるベルト基材５１としては、加硫ゴム、熱可塑性エラストマーが挙げられる。ここで、原料ゴム材料としては、一般的なジエン系ゴム、例えばスチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＩＲ）、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ，ＡＮＭ）等が挙げられるが、比較的剛性が高く、それ自体が半導電性に近い体積抵抗率を有し、成型型内での流動性が良好であるという観点から、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加ＮＢＲ、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ，ＥＣＯ）、ポリウレタンゴム（ＰＵＲ）などが好ましい。
一方、熱可塑性エラストマーとしては、ポリエステル系、ポリウレタン系、スチレン−ブタジエントリブロック系、ポリオレフィン系などが用いられる。このような熱可塑性エラストマーを使用すると、リサイクルが可能になって、環境上好ましい。
更に、ベルト基材５１の材料としては、一種類である必要はなく、二種以上の材料をブレンドすることもできる。例えばクロロプレンゴム（ＣＲ）とＥＰＤＭとをブレンドした材料が用いられている。尚、ＥＰＤＭ以外では、ＮＢＲ、ＳＢＲ、イソプロピレン、Ｓｉなどが挙げられる。

また、ベルト基材５１には、導電性フィラーや絶縁性フィラーを添加し、ベルト基材５１の体積抵抗率を調整することができる。
各フィラーの形状としては、粒子状、長繊維状など任意の形状のものを使用して差し支えない。また、導電性フィラーとしては、カーボンブラックを始め、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、酸化亜鉛、チタン酸カリウム、酸化チタン、酸化スズ、グラファイト、マグネシウム、ケイ素アンチモン、アルミニウム、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６などの金属塩、各種４級アンモニウム塩、などが挙げられ、また、絶縁性フィラーとしては顔料、シリカなどが挙げられる。
更に、ベルト基材５１には上記の成分以外に以下のようなゴム用配合原料が使用可能である。
例えば充填剤として、酸化チタン、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム等、クレー、タルク、シリカ等、また、ゴム用薬品として、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、プロセスオイル等、着色剤として、各種顔料等が挙げられる。

ベルト基材５１の製法については任意の製法を用いて差し支えないが、例えば以下のように製造される。
今、クロロプレンゴム（ＣＲ）とＥＰＤＭとをブレンドした材料を例に挙げると、ベルト基材５１を製造するには、クロロプレンゴム、ＥＰＤＭに対し例えば導電性フィラーを混入分散させた後これらのクロロプレンゴムとＥＰＤＭとをミキサーで混練させ、加硫剤を加えて押し出し成形を行うようにすればよい。
ここで、上記混練したベルト基材５１を押出成形する場合には、加硫マンドレルといわれる金属製のベルト内径と同サイズの外径を持つシリンダに混練したベルト基材５１を覆い被せた状態で所定条件（例えば１５０℃で約１時間）にて加硫させ、しかる後に、必要とするモジュラスに応じて時間を変更しながら所定条件（例えば１１０℃で約１５時間）にて二次加硫を行う。その後、研磨用マンドレルにベルト基材５１を被せてベルト基材５１の内周面と外周面とを研磨し、表面の平滑性を得るようにすればよい。

また、被覆層５２は、図３（ａ）に示すように、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂又はポリアクリル樹脂をバインダ５３とし、所定のフィラー、代表的には潤滑性フィラー５４に加えて、硬度維持フィラー５５を分散させたものである。
そして、被覆層５２の体積抵抗値はベルト基材５１の体積抵抗値と同等以下に設定されており、例えばベルト基材５１の体積抵抗値が７〜１３ＬｏｇΩであるのに対し、被覆層５２の体積抵抗値が７〜１３ＬｏｇΩに設定されている。尚、本実施の形態における体積抵抗値は、所定の面積を有した二枚の電極板にて試料を挟み込み、ＤＣ１００Ｖを１分間通電したときの値とした。
ここで、潤滑性フィラー５４としては、ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＰＦＡ等のフッ化化合物の樹脂粉体などが用いられ、必要に応じて界面活性剤を分散させた形で用いられる。
一方、硬度維持フィラー５５としては、導電性フィラー、絶縁性フィラーのいずれでも使用可能であり、両者を組み合わせてもよい。また、硬度維持フィラー５５の形状については任意に設定して差し支えないが、被覆層５２が薄いものであることから、粒子状のものが好ましい。
導電性フィラーとしては、例えばカーボンブラック、カーボンホワイト、酸化チタン、酸化スズ、酸化マグネシウム、酸化ケイ素アンチモン、酸化アルミニウムのような金属酸化物などが挙げられる。絶縁性フィラーとしては、例えば顔料、シリカなどが挙げられる。
特に、硬度維持フィラー５５は全部で５重量％以上充填されていることが好ましい。但し、この硬度維持フィラー５５の充填量が上限値（例えば５０重量％）を超えると、導電性フィラーの場合、耐リーク性が低下してしまうし、絶縁性フィラーの場合でも、引き裂き強度の低下を招くことから、その上限は５０重量％以内に規定することが好ましい。

この被覆層５２の製造方法は、樹脂バインダ５３中に潤滑性フィラー５４及び硬度維持フィラー５５を混入分散させ、ディップコート、スプレーコート、静電塗装、ロールコート等により、ベルト基材５１上に塗布するようにすればよい。尚、被覆層５２の表面粗さ調整については、必要に応じて研磨工程（研磨用マンドレルに中間転写ベルト２０を被せて当該ベルト表面を研磨）にて被覆層５２の表面を研磨するようにすればよい。
このとき、図３（ｂ）に示すように、硬度維持フィラー５５は被覆層５２の樹脂バインダ５３中に略均一に分散するのに対し、潤滑性フィラー５４は被覆層５２の表面に偏在した状態に分散する。これは、潤滑性フィラー５４の比重が硬度維持フィラー５５のそれよりも小さく、樹脂バインダ５３中表面に偏在し易いことによる。

また、本実施の形態において、被覆層５２の層厚ｈは、図４（ａ）（ｂ）に示すように、トナー６０の平均粒径ｄと同等以下に設定されている。
但し、被覆層５２の層厚ｈが３μｍ未満であると、クリーニング装置による機械的摩耗により被覆層５２が剥がれるおそれがあるなど機械的強度に必要な耐久性が得られないという懸念がある。
更に、本実施の形態において、被覆層５２の表面粗さＲｚ（δ）は１．５μｍ以上トナーの平均粒径以下に設定されている。
このように、被覆層５２の表面粗さＲｚの下限値を１．５μｍとしたのは、これより小さいと、研磨工程の時間が嵩み過ぎる等のコストアップにつながる懸念があるほか、被覆層５２と感光体ドラム１０とが密着し易くなることによる。
一方、被覆層５２の表面粗さＲｚの上限値をトナーの平均粒径以下としたのは、これより大きいと、使用するトナー（例えば平均粒径５〜８μｍ）が中間転写ベルト２０側に機械的にトラップされ易く、ハーフトーンむら等の画質欠陥につながり易いことによる。

次に、このような画像形成装置の作動について説明する。
図２（ａ）において、画像形成装置が作像動作を開始すると、感光体ドラム１０上の各色成分トナー像が順次形成され、一次転写ロール２５の転写電界により中間転写ベルト２０上に順次一次転写される。
しかる後、この中間転写ベルト２０に一次転写されたトナー像は二次転写ロール３０の転写電界により記録材４０に二次転写され、定着工程へと運ばれる。
一方、中間転写ベルト２０上の残留トナーはベルトクリーニング装置であるクリーニングブレード２６にて掻き取られる。

このような作像過程において、中間転写ベルト２０はヤング率８ＭＰａ以下の弾性材からなるベルト基材５１を備えているので、転写時に中間転写ベルト２０に加わる圧力が均一に分散され、像抜けやブラーを低減することができる。
また、図３（ｂ）に示すように、中間転写ベルト２０の被覆層５２はその表面部分に潤滑性フィラー５４が偏在して分散するため、感光体ドラム１０に対する中間転写ベルト２０の摩擦抵抗は低減され、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２０との間の潤滑性は良好に保たれる。
更に、本実施の形態では、中間転写ベルト２０を張架した際に被覆層５２に亀裂（クラック）が発生する可能性があり得る。このとき、被覆層５２は残留トナー６０の平均粒径と同等以下の層厚ｈを有しているため、図４（ｂ）に示すように、前記クラックの深さが浅く、残留トナー６０がクラック部にトラップされ難く、仮に、残留トナー６０が被覆層５２のクラック部に入り込んだとしても、クリーニングブレード２６により確実に掻き取られる。
この点、図４（ｃ）に示す比較の形態にあっては、被覆層５２が残留トナー６０の平均粒径に比べて十分に厚い層厚ｈ’を有する場合には、被覆層５２のクラック部５７に残留トナー６０がトラップされ易く、クリーニングブレード２６らよって掻き取り難い。このため、中間転写ベルト２０上に残留トナー６０が堆積してしまい、クリーニング不良の要因につながってしまう。

また、本実施の形態では、被覆層５２は５重量％以上の硬度維持フィラー５５がポリウレタン樹脂などの樹脂バインダ５３中に分散しているため、樹脂バインダ５３のチキソ性が発現し、被覆層５２自体が一定以上硬くなっているものと想定される。
この状態において、被覆層５２が吸湿したとしても、樹脂バインダ５３の硬度が維持されるため、被覆層５２のクラック部が軟化することはなく、特に、二次転写時の圧力で残留トナー６０が被覆層５２のクラック部にトラップされたとしても、クラック形状が維持されることから、クラック部にトラップされた残留トナー６０はクリーニングブレード２６にて確実に掻き取られる。

更に、硬度維持フィラー５５は被覆層５２の硬度低下を抑制するものであるから、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２０とが接触配置されているとしても、両者が完全に密着することは抑制される。
このため、図３（ｂ）に示すように、両者が完全に密着し、これに伴って、両者間が負圧状態に至ることはなくなることから、ベルト基材５１中に各種薬品の低分子オイル成分５６が存在するとしても、当該低分子オイル成分５６が中間転写ベルト２０表面に吸い出されることはなく、所謂ブリード現象は生じない。

また、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２０とを常時接触配置したとしても、前記ブリード現象を防止することができるため、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２０とを離間させるリトラクト機構が不要になり、ベルト基材５１として安価な弾性材を使用できることに合わせて、リトラクト機構を設けなくて済む分コストダウンを図ることが可能になる。

更に、本実施の形態モデルにあっては、感光体ドラム１０の駆動により、中間転写ベルト２０を従動回転させるようにしたため、中間転写ベルト２０の駆動制御コストを大幅に削減できる。
更にまた、一次転写での中間転写ベルト２０の感光体ドラム１０への接触幅が例えば５０ｍｍ以上と非常に広く設定されるため、中間転写ベルト２０に対し安定した従動が実現でき、しかも、転写ニップ域前後での無駄な空隙がない分、放電によるトナーの飛び散りがない状態で一次転写される。
特に、本実施の形態では、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２０との転写ニップ域を広く確保するようにしているため、転写ニップ域の圧力を低減することが可能になり、その分、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２０とが完全に密着する事態はより確実に回避される。

尚、本実施の形態においては、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２０とはオーバーラップした状態で接触配置されており、しかも、中間転写ベルト２０が感光体ドラム１０からの駆動力に基づいて従動回転するようになっているが、これに限定されるものではなく、感光体ドラム１０、中間転写ベルト２０が別々の駆動系を持ち、しかも、感光体ドラム１０に対して中間転写ベルト２０を線接触させるようにした態様にも本件発明を適用できることは勿論である。

◎実施の形態２
図５は実施の形態２で用いられる中間転写ベルトの要部を示す。
同図において、中間転写ベルト２０は、弾性材からなるベルト基材５１と、このベルト基材５１の表面を被覆する表面被覆層５２と、前記ベルト基材５１の裏面を被覆する裏面被覆層５８とを備えている。
本実施の形態において、表面被覆層５２の基本的構成は実施の形態１と略同様であり、裏面被覆層５８は基本的には表面被覆層５２と略同様に構成されるが、充填される導電性フィラーや絶縁性フィラーについては適宜調整可能である。
ここで、表面被覆層５２の層厚ｈ１は残留トナーの平均粒径ｄと同等以下であることが必要であるが、裏面被覆層５８の層厚ｈ２は特にそのような制限はなく、中間転写ベルト２０に要求される体積抵抗値を考慮して適宜選定される。尚、裏面被覆層５８の体積抵抗値は実施の形態１と同様の測定条件にて８〜１４ＬｏｇΩであり、ベルト基材５１の体積抵抗値よりも通常大きく設定されている。
更に、裏面被覆層５８の表面粗さが平滑である場合には、張架ロール２１〜２４等と中間転写ベルト２０とが密着してしまい、ブリード等の発生原因になる懸念があるため、裏面被覆層５８の表面粗さＲｚは１．５μｍ以上であることが好ましい。

本実施の形態によれば、実施の形態１と同様な作用を奏するほか、ベルト基材５１の裏面に裏面被覆層５８を設けるようにしたので、ベルト基材５１が外気に直接触れることがなくなり、画像形成装置内で発生するオゾン等の影響を軽減することができるばかりか、ベルト基材５１からのブリードを防止することができる。
すなわち、裏面被覆層５８のない態様にあっては、放電によりオゾンやＮＯｘが生成されると、ベルト基材５１の露出部の凹凸に主としてＮＯｘが溜まり易い。そして、このＮＯｘが空気中の水分と反応すると、導電性の高い層がベルト基材５１の裏面に形成されてしまう懸念がある。このような状況にあっては、ベルト基材５１の裏面の劣化に伴うベルト表面抵抗が低下し、転写電流の横流れに伴い本来の転写性能が得られ難くなってしまう懸念がある。
これに対し、本実施の形態では、ベルト基材５１の裏面に裏面被覆層５８を形成しているため、上述したような懸念はなく、環境変化に優れた中間転写ベルト２０を提供することができる。
更に、裏面被覆層５８の層厚ｈ２を適宜選定すれば、低温／低湿環境下においても、裏面被覆層５８による抵抗上昇は問題にならず、転写条件の安定化が維持される。
また、ベルト基材５１の体積抵抗値に比べて裏面被覆層５８の体積抵抗値を十分に大きく設定すれば、一次転写ロール２５を例えば体積抵抗率が１０^６Ω・ｃｍ以下の導電性部材で構成したとしても、ベルト基材５１の抵抗ムラを裏面被覆層５８にてカバーすることができ、その分、中間転写ベルト２０の抵抗変化を小さく抑えることができ、安定した転写電流を供給することができる。

◎実施例１
本実施例は、実施の形態１で用いられる中間転写ベルト２０をより具現化したものについて、硬度維持フィラー５５の充填量を変化させ、そのときのクリーニング効果を評価したものである。
本実施例において、中間転写ベルト２０は以下のように構成されている。
ベルト基材５１：
クロロプレンゴム（ＣＲ）とＥＰＤＭとを混練し、混練時にパラフィンオイルを分散させ、ＥＰＤＭに関して加硫促進剤を付与した態様。
被覆層５２：
・層厚ｈ；３μｍ〜６μｍ
・樹脂バインダ５３；ポリウレタン樹脂
・潤滑性フィラー５４；ポリウレタンエマルジョンの水系樹脂（ＰＴＦＥ）に界面活性剤を必要に応じて分散させたものを５重量％充填。
・硬度維持フィラー５５；導電性フィラーとしてカーボンブラックを０重量％、５重量％、１０重量％のいずれかの割合で充填させる。尚、導電性フィラーに代えて、絶縁性フィラーとしての顔料又はシリカを所定重量％の割合で充填させるようにしてもよい。
尚、感光体ドラム１０としては、ＯＰＣ感材を使用した。

本実施例において、硬度維持フィラー５５の充填量が異なる中間転写ベルト２０を使用し、像担持体としての感光体ドラムと中間転写ベルトとを密着させたまま、低温／低湿環境下（１０℃／１０％）、常温／常湿環境下（２２℃／５０％）、高温／高湿環境下（２８℃／８０％）の各環境下でクリーニング性能テストを実施したところ、図７に示す結果が得られた。
尚、図７において、クリーニング性能の評価として、○はクリーニング効果が充分に発現されている状態を、××はクリーニング効果が極めて悪い状態を示す。
図７によれば、被覆層５２への硬度維持フィラー５５の充填量が５重量％以上であれば、クリーニング効果が充分に発現されることが理解される。

◎実施例２
実施例２としては、実施例１と略同様な構成の中間転写ベルト２０（被覆層５２に硬度維持フィラー５５を５重量％充填）を使用し、また、比較例としては、被覆層５２に硬度維持フィラー５５を充填しない態様の中間転写ベルトを使用し、低温／低湿環境下（１０℃／１０％）、常温／常湿環境下（２２℃／５０％）、高温／高湿環境下（２８℃／８０％）の各環境下での中間転写ベルト２０の表面微小硬度を測定したところ、図８に示す結果が得られた。
ここで、表面微小硬度の測定原理を図９に示す。
同図において、表面微小硬度の測定原理は、測定対象試料７１（中間転写ベルト２０に相当）の表面部分に所定形状の圧子（例えば稜線角度が１１５°の三角錐圧子）７２を所定荷重Ｐ（ｍＮ）で押圧し、そのときの圧子７２の食い込み深さをｙ（μｍ）とした場合、表面微小硬度が硬ければその分食い込み深さｙが小さくなるものであり、表面微小硬度ＤＨ〔°〕は例えば以下の数式で表される。
ＤＨ〔°〕＝α・Ｐ／ｙ^２
但し、αは圧子７２の形状や測定条件などによって予め決められる係数（例えば３．８５８４）である。

図８によれば、実施例２においては、表面微小硬度は、低温／低湿環境下、常温／常湿環境下では０．９であり、高温／高湿環境下でも０．８であった。
これに対し、比較例においては、表面微小硬度は、低温／低湿環境下では０．９、常温／常湿環境下では０．８であるが、高温／高湿環境下では０．２まで低下することが判明した。
このように、実施例２では、表面微小硬度は、低温／低湿環境下と高温／高湿環境下との間で１／９≒０．１１（約１１％）の変化量に抑えられることが把握される。
尚、中間転写ベルト２０の構成条件（例えば硬度維持フィラー５５の充填量など）を変更し、各中間転写ベルトに対して表面微小硬度を低温／低湿環境下と高温／高湿環境下との間で測定したところ、表面微小硬度の変化量は２０％以内に抑えられることが確認された。

◎実施例３
実施例３としては、実施例１と同様な中間転写ベルト２０（被覆層５２に硬度維持フィラー５５を適量充填）を使用し、この中間転写ベルト２０の表面微小硬度〔°〕を変化させ、感光体ドラム１０上の所定色のライン像を中間転写ベルト２０に転写させたところ、図１０に示す結果が得られた。
同図によれば、中間転写ベルト２０の表面微小硬度と転写率とは９６％の相関があることが判明し、本実施例では、例えば表面微小硬度が１．５以下であれば８０％を超える転写率が得られることが理解される。
尚、中間転写ベルト２０の構成条件（例えば硬度維持フィラー５５の充填量など）を変更し、同様の実験を行ったところ、表面微小硬度が１．５以下であれば８０％を超える転写率が得られることが理解された。

（ａ）は本発明に係る搬送ベルトの概要を示す説明図、（ｂ）は本発明に係る画像形成装置の概要を示す説明図である。 （ａ）は実施の形態１に係る画像形成装置の全体構成を示す説明図、（ｂ）は中間転写ベルト（搬送ベルト）の断面構造を示す説明図である。 （ａ）は中間転写ベルトの被覆層の構成を示す説明図、（ｂ）は中間転写ベルトの被覆層の作用を示す説明図である。 （ａ）は実施の形態１で用いられる中間転写ベルトの被覆層の層厚を示す説明図、（ｂ）は同被覆層のクラック部と残留トナーとの関係を示す説明図、（ｃ）は比較の形態で用いられる中間転写ベルトの被覆層のクラック部と残留トナーとの関係を示す説明図である。 実施の形態２で用いられる中間転写ベルトの構成を示す説明図である。 実施の形態２で用いられる中間転写ベルトの作用を示す説明図である。 実施例１において、被覆層へのカーボンブラックの充填量を変化させたものについて各種環境下でのクリーニング性能を評価した説明図である。 実施例２及び比較例において、各種環境下での表面微小硬度変化を示す説明図である。 表面微小硬度の測定原理を示す説明図である。 実施例３において、被覆層の表面微小硬度と転写率との関係を示す説明図である。

符号の説明

１…搬送ベルト，２…ベルト基材，３…被覆層，４ａ…樹脂バインダ，４ｂ…硬度維持フィラー，４ｃ…潤滑性フィラー，５…作像粒子，６…像担持体，７…記録材，８…転写装置，８ａ…一次転写装置，８ｂ…二次転写装置，９…張架ロール，ｈ…被覆層の層厚，ｄ…作像粒子の平均粒径

Claims (10)

1. 弾性材からなるベルト基材と、このベルト基材表面を被覆する被覆層とを備え、作像粒子による画像を直接若しくは間接的に担持可能な搬送ベルトであって、
   前記被覆層は、作像粒子の平均粒径と同等以下の層厚を有し、かつ、表面微小硬度の低下が抑制可能な硬度維持フィラーを分散させたものであることを特徴とする搬送ベルト。
2. 請求項１記載の搬送ベルトにおいて、
   被覆層は、樹脂バインダ中に潤滑性が発現可能な潤滑性フィラーを分散させたことを特徴とする搬送ベルト。
3. 請求項１記載の搬送ベルトにおいて、
   被覆層は、硬度維持フィラーを５重量％以上分散させたことを特徴とする搬送ベルト。
4. 請求項１記載の搬送ベルトにおいて、
   硬度維持フィラーは、導電性フィラー又は絶縁性フィラーを含んでいることを特徴とする搬送ベルト。
5. 請求項１記載の搬送ベルトにおいて、
   被覆層は、島津ダイナミック超微小硬度計ＤＵＨ−２０１Ｓにて、稜線角度１１５°による三角錐圧子を用いた際の測定値が、高温高湿環境下と低温低湿環境下との間で２０％以下の変化量に抑えられることを特徴とする搬送ベルト。
6. 請求項１記載の搬送ベルトにおいて、
   ベルト基材は、ヤング率８ＭＰａ以下の弾性材で構成されることを特徴とする搬送ベルト。
7. 請求項１記載の搬送ベルトにおいて、
   被覆層は、３μｍ以上の層厚を有するものであることを特徴とする搬送ベルト。
8. 請求項１記載の搬送ベルトにおいて、
   ベルト基材の裏面が被覆される被覆層を備えていることを特徴とする搬送ベルト。
9. 像担持体及びこれに対向する搬送ベルトを有する画像形成装置において、
   請求項１乃至８いずれかに記載の搬送ベルトを使用することを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項９記載の画像形成装置において、
    搬送ベルト上の作像粒子の残留物を掻き取るクリーニング部材を備えていることを特徴とする画像形成装置。

Images