JP2019159097A

JP2019159097A - 像担持体および画像形成装置

Info

Publication number: JP2019159097A
Application number: JP2018045510A
Authority: JP
Inventors: 速水　俊樹; Toshiki Hayamizu; 俊樹速水
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2018-03-13
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2019-09-19
Also published as: US20190286016A1; US10620571B2; CN110275410A

Abstract

【課題】表面層の接着性を向上させて、転写性の劣化を抑えること。【解決手段】中間転写ベルト（像担持体）は、第１の層と、第１の層上に配置され、有機成分を含有した無機酸化物を含む表面層と、を具備し、表面層の膜厚をＡμｍとし、第１の層の十点平均粗さをＢμｍとした場合、０．２５× Ａ ≦ Ｂの関係を満たす。【選択図】図３

Description

本発明は、像担持体および画像形成装置に関する。

一般に、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）は、帯電した感光体ドラムに対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより、静電潜像を形成する。そして、静電潜像が形成された感光体ドラムへ現像装置よりトナーを供給することにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。さらに、このトナー像を直接または間接的に用紙に転写させた後、加熱、加圧して定着させることにより用紙に画像を形成する。

また、画像形成装置では、ポリイミド（ＰＩ）を含む基材層（基層と呼ぶこともある）に対して、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を主成分とする表面層（表層、コート層と呼ぶこともある）を塗布した中間転写ベルト（像担持体）の使用が検討されている（例えば、特許文献１を参照）。表面層によってトナーの静電的付着力が低減され、転写効率が向上する。

特開２０１４−１０９５８６号公報

特許文献１のように、基材層および表面層を有する中間転写ベルトでは、通電によって表面層が劣化（収縮）し、表面層と基材層との接着性が低下してしまう。接着性が低下したまま中間転写ベルトを使用し続けると、表面層が剥離し、転写性が劣化してしまう問題がある。

本発明は、表面層の接着性を向上させて、転写性の劣化を抑えることができる像担持体および画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る像担持体は、
第１の層と、
前記第１の層上に配置され、有機成分を含有した無機酸化物を含む表面層と、
を具備し、
前記表面層の膜厚をＡμｍとし、前記第１の層の十点平均粗さをＢμｍとした場合、０．２５× Ａ ≦ Ｂの関係を満たす。

本発明の一態様に係る画像形成装置は、上記像担持体を備える。

本発明によれば、表面層の接着性を向上させて、転写性の劣化を抑えることができる。

実施の形態１に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。実施の形態１に係る画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。実施の形態１に係る中間転写ベルトの断面の一例を示す図である。実施の形態１に係る表面層の接着性の評価結果の一例を示す図である。実施の形態１に係る表面層の接着性の評価結果の他の例を示す図である。実施の形態２に係るクリーニング性の評価結果の一例を示す図である。表面層によって転写効率が向上する原理の説明に供する図である。実施の形態３に係る転写性およびワレ発生の評価結果の一例を示す図である。

以下、各実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施の形態１）
［画像形成装置の構成］
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図２は、本実施の形態に係る画像形成装置１の制御系の主要部を示す。図１、２に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー画像を中間転写ベルト４２１（像担持体）に一次転写し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー画像を重ね合わせた後、用紙Ｓ（記録媒体）に二次転写することにより、画像を形成する。なお、画像形成装置１は、単色の画像（例えばモノクロ画像）を形成する画像装置であってもよい。

画像形成装置１には、ＹＭＣＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー画像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

図２に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０および制御部１００を備える。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）またはハードディスクドライブで構成される。

制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信された画像データを受信し、この画像データ（入力画像データ）に基づいて用紙Ｓに画像を形成させる。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１および原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備えて構成される。

自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることができる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿またはコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１および操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定またはユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理または、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、中間転写ユニット４２等を備える。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示および説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、またはＫを添えて示すこととする。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、およびドラムクリーニング装置４１５等を備える。

露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。これにより、感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

現像装置４１２は、例えば、二成分逆転方式の現像装置であり、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより、静電潜像を可視化してトナー像を形成する。現像装置４１２は、感光体ドラム４１３と現像領域を介して対向するよう配置された現像スリーブを備えている。現像スリーブには、例えば帯電装置４１４の帯電極性と同極性の直流現像バイアス、または交流電圧に帯電装置４１４の帯電極性と同極性の直流電圧が重畳された現像バイアスが印加される。その結果、露光装置４１１によって形成された静電潜像にトナーを付着させる反転現像が行われる。

感光体ドラム４１３は、例えばドラム状の金属基体の外周面に、有機光電導体を含有させた樹脂によりなる感光層が形成された有機感光体よりなる。

制御部１００は、感光体ドラム４１３を回転させる駆動モーター（図示略）に供給される駆動電流を制御することにより、感光体ドラム４１３を一定の周速度で回転させる。

帯電装置４１４は、例えば帯電チャージャーであり、コロナ放電を発生させることにより、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に当接され、弾性体よりなる平板状のドラムクリーニングブレード等を有し、中間転写ベルト４２１に転写されずに感光体ドラム４１３の表面に残留するトナーを除去する。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写ローラー４２４、およびベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ベルト４２１は、無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも１つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。例えば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２よりもベルト走行方向下流側に配置されるローラー４２３Ａが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、一次転写部におけるベルトの走行速度を一定に保持しやすくなる。駆動ローラー４２３Ａが回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光体ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、感光体ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。

二次転写ローラー４２４は、駆動ローラー４２３Ａのベルト走行方向下流側に配置されるバックアップローラー４２３Ｂに対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４がバックアップローラー４２３Ｂに圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙Ｓへトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト４２１の裏面側（一次転写ローラー４２２と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。

その後、用紙Ｓが二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙Ｓに二次転写される。具体的には、二次転写ローラー４２４に二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの裏面側（二次転写ローラー４２４と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙Ｓに静電的に転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部６０に向けて搬送される。

ベルトクリーニング装置４２６は、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。なお、二次転写ローラー４２４に代えて、二次転写ローラーを含む複数の支持ローラーに、二次転写ベルトがループ状に張架された構成（いわゆるベルト式の二次転写ユニット）を採用しても良い。

定着部６０は、用紙Ｓの定着面（トナー像が形成されている面）側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６０Ａ、用紙Ｓの裏面（定着面の反対の面）側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６０Ｂ、および加熱源６０Ｃ等を備える。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップが形成される。

定着部６０は、トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着部６０は、定着器Ｆ内にユニットとして配置される。また、定着器Ｆには、エアを吹き付けることにより、定着面側部材または裏面側支持部材から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニットが配置されていても良い。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、および搬送経路部５３等を備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量またはサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）があらかじめ設定された種類毎に収容される。搬送経路部５３は、レジストローラー対５３ａ等の複数の搬送ローラー対を有する。

給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部５３により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

［中間転写ベルトの構成］
次に、中間転写ベルト４２１の構成について説明する。

図３は、中間転写ベルト４２１の断面の一例を概略的に示す図である。図３に示す中間転写ベルト４２１は、基材層４２１ａ、および、基材層４２１ａ上に配置された表面層４２１ｂの少なくとも２層を有する。

基材層４２１ａには、例えば、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミド樹脂等の導電材等を分散させた合成樹脂が使用される。基材層４２１ａは単層構成であってもよく、複数層構成であってもよい。

表面層４２１ｂには、無機酸化物、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を主成分とする材料が使用される。例えば、表面層４２１ｂには、アルキル基を含む酸化ケイ素として、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン等のシロキサン化合物が使用されてもよい。

なお、基材層４２１ａおよび表面層４２１ｂに使用される材料はこれらに限定されるものではない。

また、本実施の形態では、図３に示すように、表面層４２１ｂ（コート層）が塗布される層である基材層４２１ａの表面に粗さを付与する。

図３に示すように、中間転写ベルト４２１の基材層４２１ａに粗さを付与することにより、基材層４２１ａと表面層４２１ｂとの接触面積が増大する。基材層４２１ａと表面層４２１ｂとの接触面積が増大することにより、基材層４２１ａと表面層４２１ｂとの接着力が向上する。これにより、通電による表面層４２１ｂの劣化に起因する表面層４２１ｂの剥離の発生を抑えることができ、中間転写ベルト４２１での転写性の劣化を抑えることができる。

本発明者らは、基材層４２１ａと表面層４２１ｂとの接着性を、以下の方法および基準で評価した。

なお、以下の説明では、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚ［μｍ］は、株式会社小坂製作所製の表面粗さ測定器Surfcorder SE3500により測定した十点平均粗さとする。また、十点平均粗さＲｚの測定条件として、送り速度を0.2mm/sec、トレース長を12.5mm、カットオフ値λcを2.5mm、評価長さをカットオフ値×5とする。

また、表面層４２１ｂの製造方法は、ディップコーティング方式、スプレー方式、大気圧プラズマCVD方式等が挙げられるが、これらの方式に限定されない。

また、表面層４２１ｂ塗布前の基材層４２１ａの抵抗（表面抵抗率）は、例えば、9.0〜12.0 logΩ/□が好ましい。また、表面層４２１ｂ単体の抵抗は、基材層４２１ａの抵抗に対して、0.5〜2.0 logΩ/□高い値が好ましい。また、基材層４２１ａおよび表面層４２１ｂが積層された状態の中間転写ベルト４２１の抵抗は、9.1〜12.1 logΩ/□が好ましく、より好ましくは9.5〜11.0 logΩ/□である。なお、上述した中間転写ベルト４２１の抵抗は、抵抗率測定装置（ハイレスタＵＰ、三菱ケミカルアナリテック社製）を用いて、絶縁板を対向として500Ｖの電圧を印加して求めた。また、表面層４２１ｂ単体の抵抗は、対向板を導電として求めた。

表１は、接着性の評価において使用した画像形成装置１（評価機）の各パラメータを示す。

また、中間転写ベルト４２１の基材層４２１ａは、ポリイミド樹脂、膜厚65μｍ、抵抗10.2 logΩ/□の材料を使用した。また、中間転写ベルト４２１の表面層４２１ｂは、二酸化ケイ素を主成分とし、膜厚2.7μｍ（後述する図４に対応）、および、膜厚2.0μｍ（後述する図５に対応）の２種類の材料を使用する。

また、表面層４２１ｂに使用される材料は、テトラアルコキシシラン（Si(OR)₄）、メチルトリメトキシシラン（(CH₃)₃SiCH₃）の双方の配合する質量を調整して、表面層４２１ｂにおける有機成分の含有量が20質量%になるようにしている。なお、表面層４２１ｂにおいて有機成分を含有させるのは、表面層４２１ｂの成分が無機酸化物（二酸化ケイ素）のみである場合にローラーに張架された中間転写ベルト４２１の変動に追従できずに発生するクラックを防止するためである。

上記条件において、基材層４２１ａの表面粗さＲｚを変えて（パターン(1)〜(9)）、中間転写ベルト４２１をそれぞれ製造した。例えば、表面粗さ水準の異なるラッピングペーパーを巻いたローラーとの連れ回しを行い、表面粗さＲｚの異なる基材層４２１ａを得た。なお、基材層への表面粗さの付与方法は、上記方法に限らない。例えば、金型の表面を荒らす方法もある。また、基材層４２１ａ（ポリイミド樹脂）の表面粗さＲｚは、そのまま（つまり、表面粗し処理を施していない状態）では0.3μｍ程度である。

図４は、表面層４２１ｂの膜厚が2.7μｍである場合の画像形成装置１における接着性を下記評価基準により評価した結果を示す。また、図５は、表面層４２１ｂの膜厚が2.0μｍである場合の画像形成装置１における接着性を下記評価基準により評価した結果を示す。

具体的には、基材層４２１ａと表面層４２１ｂとの接着性の評価方法として、中間転写ベルト４２１に対して、転写圧着状態にて転写電圧を印加させて200hr空回転させた後に、100マス中の剥離マス数を評価するクロスカット試験を実施した。すなわち、剥離マス数が少ないほど、基材層４２１ａと表面層４２１ｂとの接着性が優れている。

なお、図４および図５では、表面粗し処理を施していない状態（図４では、基材層４２１ａの表面粗さＲｚ＝0.32μｍ、図５では、基材層４２１ａの表面粗さＲｚ＝0.31μｍ）での評価結果を比較例として示す。

図４および図５に示すように、基材層４２１ａの表面粗さＲｚが粗い方が、剥離マス数が少なくなり、基材層４２１ａと表面層４２１ｂとの接着性が向上していることが確認できる。

具体的には、図４では、基材層４２１ａの表面粗さＲｚが0.68μｍ以上（パターン(3)〜(9)）では、剥離マス数が「０」であり、接着性の劣化が発生していないことが確認できる。また、図５では、基材層４２１ａの表面粗さＲｚが0.52μｍ以上（パターン(2)〜(9)）では、剥離マス数が「０」であり、接着性の劣化が発生していないことが確認できる。

ここで、剥離マス数が「０」となる基材層４２１ａの表面粗さＲｚの下限値は、図４（表面層４２１ｂの膜厚2.7μｍ）では0.68μｍであり、図５（表面層４２１ｂの膜厚2.0μｍ）では0.52μｍである。よって、本発明者らの検討によると、基材層４２１ａの表面粗さＲｚ（下限値）は、表面層４２１ｂの膜厚に対して25%以上必要であることが判明した。

すなわち、表面層４２１ｂの膜厚をＡμｍとし、基材層４２１ａの表面粗さ（十点平均粗さ）をＢμｍとした場合、式（１）の関係を満たす。
0.25 × Ａ ≦ Ｂ …（１）

また、図４および図５に示すように、基材層４２１ａの表面粗さＲｚの増加が、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚに影響を及ぼすことが確認される。

具体的には、図４では、基材層４２１ａの表面粗さＲｚが1.61μｍ以下（パターン(3)〜(7)）では、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚは、基材層４２１ａの表面粗し処理を施していない場合（比較例）とほぼ同じ値である。一方、基材層４２１ａの表面粗さＲｚが1.61μｍを超えると（つまり、パターン(8)、(9)では）、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚが増加している。

同様に、図５では、基材層４２１ａの表面粗さＲｚが1.19μｍ以下（パターン(2)〜(5)）では、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚは、基材層４２１ａの表面粗し処理を施していない場合（比較例）とほぼ同じ値である。一方、基材層４２１ａの表面粗さＲｚが1.19μｍを超えると（つまり、パターン(6)〜(9)では）、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚが増加している。

表面層４２１ｂの表面粗さＲｚが増加すると、表面層４２１ｂの表面に形成される溝が深くなる。このため、例えば、ベルトクリーニング装置４２６において、転写残トナーが除去されずに通過しやすくなり、クリーニング不良になってしまう恐れがある。

これに対して、本実施の形態では、本発明者らの検討によると、基材層４２１ａの表面粗さＲｚ（上限値）は、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚに影響を及ぼさないように、表面層４２１ｂの膜厚に対して60%以下にする必要があることが判明した。

すなわち、表面層４２１ｂの膜厚をＡμｍとし、基材層４２１ａの表面粗さ（十点平均粗さ）をＢμｍとした場合、式（２）の関係を満たす。
Ｂ ≦ 0.6 × Ａ …（２）

このように、本実施の形態では、中間転写ベルト４２１における基材層４２１ａの表面粗さ（十点平均粗さ）Ｒｚは、表面層４２１ｂの膜厚の25%以上であり、かつ、60%以下であればよい。すなわち、基材層４２１ａの表面粗さＲｚを表面層４２１ｂの膜厚の25%以上にすることで、基材層４２１ａと表面層４２１ｂとの接着性を向上させることができる。また、基材層４２１ａの表面粗さＲｚを表面層４２１ｂの膜厚の60%以下にすることで、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚの増加に起因してクリーニング性が劣化することを防止できる。

これにより、本実施の形態では、画像形成装置１は、中間転写ベルト４２１において、通電によって表面層４２１ｂが基材層４２１ａから剥離することを抑え、転写性が劣化することを防止することができる。

例えば、画像形成装置１は、中間転写ベルト４２１における基材層４２１ａと表面層４２１ｂとの接着性を向上させることで、表面に凹凸形状を有する凹凸紙（例えば、エンボス紙）の凹部に対しても、トナーが移動するのに十分な電界を形成することができ、良好な転写性を確保することができる。

なお、図４および図５では、一例として、表面層４２１ｂの膜厚が2.7μｍ、2.0μｍの場合について説明したが、表面層４２１ｂの膜厚はこれらの値に限定されない。例えば、表面層４２１ｂの膜厚は画像形成装置１における転写性などを考慮して設計されればよく、基材層４２１ａの表面粗さＲｚ（Ｂμｍ）は、設計された表面層４２１ｂの膜厚（Ａμｍ）に応じて、上記条件（式（１）、（２））を満たすように設定されればよい。

（実施の形態２）
実施の形態１では、基材層４２１ａの表面粗さＲｚの増加に伴う、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚの変化を考慮して、基材層４２１ａの表面粗さＲｚの上限値を設定する場合について説明した（例えば、式（２）を参照）。これに対して、本実施の形態では、基材層４２１ａの表面粗さＲｚの増加に伴う、ベルトクリーニング装置４２６におけるクリーニング性能の変化を考慮して、基材層４２１ａの表面粗さＲｚの上限値を設定する場合について説明する。

本発明者らは、ベルトクリーニング装置４２６におけるクリーニング性を、以下の方法および基準で評価した。なお、本実施の形態において、クリーニング性の評価において使用する画像形成装置１（評価機）の材料、各パラメータは上記実施の形態（例えば、表１）と同様である。

また、本実施の形態では、中間転写ベルト４２１の基材層４２１ａは、ポリイミド樹脂、膜厚65μｍ、抵抗10.2 logΩ/□、表面粗さＲｚ=0.6μｍの材料を使用する。また、中間転写ベルト４２１の表面層４２１ｂは、二酸化ケイ素を主成分とし、膜厚1.6μｍの材料を使用する。

上記条件において、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚを0.4〜1.5μｍの範囲（パターン(1)〜(11)）で変えて中間転写ベルト４２１をそれぞれ製造した。すなわち、以下のクリーニング性の評価では、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚが異なる中間転写ベルト４２１を製造することにより、基材層４２１ａの表面粗さＲｚを付与することにより生じる、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚの変化を擬似的に再現している。なお、中間転写ベルト４２１に表面粗さを付与する方法は、中間転写ベルト４２１の表面を研磨する方法、原材料に表面層４２１ｂと同成分の粒子（例えば、ガラスビーズ）等を添付して塗布する方法、スプレー塗布による粒子を粗くする方法等が挙げられるが、これらの方法に限定されない。

図６は、上記パターン(1)〜(11)について、画像形成装置１におけるクリーニング性を下記評価基準により評価した結果を示す。

具体的には、クリーニング性の評価方法として、中間転写ベルト４２１上のトナー付着量を8 gsmとし、このトナーをベルトクリーニング装置４２６に突入させた場合の拭き残しの状況によってクリーニング性を以下の通り評価した。
◎：拭き残し無し。
○：拭き残し有るが、実運用上、許容できる。
×：拭き残し有り、実運用上、許容できない。

図６に示すように、クリーニング性は、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚが1.2μｍ以下（パターン(1)〜(8)）では「◎」であり、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚが1.3μｍ（パターン(9)）では「○」であり、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚが1.4μｍ以上（パターン(10)、(11)）では「×」であった。すなわち、クリーニング性の観点からは、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚは1.3μｍ以下であることが好ましい。

また、図６に示すように、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚは、1.2μｍ以下の範囲の値を採ることがより望ましい。表面層４２１ｂの表面粗さＲｚを1.2μｍ以下の範囲内とすることにより、クリーニング性において良好な性能（「◎」）を得ることができる。

上述したように、本実施の形態では、基材層４２１ａの表面粗さＲｚの上限値は、クリーニング性に起因して決定される。ここで、クリーニング性は、中間転写ベルト４２１に対するトナー像の形成に使用されるトナー粒径によって異なってくる。例えば、図６に示す評価において使用されるトナーの平均粒径は7μｍであり、図６に示すように、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚの上限値は1.3μｍ又は1.2μｍ（すなわち、図６のパターン(8)又は(9)）以下である必要がある。よって、本発明者らの検討によると、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚは、トナー粒径（平均粒径）に対して20%未満となる必要があることが判定した。

また、中間転写ベルト４２１の表面層４２１ｂの膜厚に依らずに、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚをトナー粒径の20%未満にするためには、表面層４２１ｂに隣接する基材層４２１ａの表面粗さＲｚをトナーの平均粒径に対して20%未満とすればよい。

これにより、本実施の形態では、実施の形態１と同様、画像形成装置１は、中間転写ベルト４２１において、通電によって表面層４２１ｂが基材層４２１ａから剥離することを抑え、転写性が劣化することを防止することができ、かつ、ベルトクリーニング装置４２６において良好なクリーニング性を得ることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、表面層４２１ｂの膜厚の設計範囲を規定する。

図７に示すように、中間転写ベルト４２１が、基材層４２１ａ（ＰＩ層）と、基材層４２１ａよりも高抵抗の表面層４２１ｂ（コート層）とにより構成される場合、表面層４２１ｂの抵抗が高いため、一次転写によってトナーが中間転写ベルト４２１に付着すると、トナー対向電荷（＋Ｑ）は基材層４２１ａに発生する。

ここで、トナーと中間転写ベルト４２１との間の静電付着力Ｆは、次式（３）によって表される。

すなわち、トナーと中間転写ベルト４２１との間の静電付着力は、トナーと対向電荷との距離ｒが長いほど小さくなる。トナーと中間転写ベルト４２１との間の静電付着力が低減すると、転写効率（転写性）が向上する。よって、図７に示す中間転写ベルト４２１では、表面層４２１ｂの膜厚（「ｄ」）が厚いほど、トナーと対向電荷との距離ｒが長くなるので、転写効率が向上する。

一方で、中間転写ベルト４２１の表面層４２１ｂには、クラック発生を防止するために有機成分が含まれる。しかしながら、表面層４２１ｂに有機成分が含まれていても、張架したローラーの曲率または転写ニップ（一次転写ニップまたは二次転写ニップ）での押圧力などによるストレスによって表面層４２１ｂのワレが発生してしまう恐れがある。特に、表面層４２１ｂの膜厚ｄが厚いほど、ワレは発生しやすくなる。

よって、表面層４２１ｂの膜厚ｄは、少なくとも、良好な転写性の確保、および、表面層４２１ｂにおけるワレの発生防止の双方を考慮して設計されることが望ましい。そこで、本実施の形態では、表面層４２１ｂにおけるワレの発生を防ぎつつ、良好な転写性を確保できる表面層４２１ｂの膜厚の設計について説明する。

本発明者らは、転写性およびワレの発生を、以下の方法および基準で評価した。なお、本実施の形態において、転写性およびワレの発生の評価において使用する画像形成装置１（評価機）の材料、各パラメータは上記実施の形態（例えば、表１）と同様である。

また、本実施の形態では、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚを0.6μｍとする。ただし、表面粗さＲｚは、0.6μｍに限定されない。例えば、表面層４２１ｂの表面粗さＲｚは、基材層４２１ａの表面粗さＲｚが実施の形態１又は２で説明した範囲内の値となる場合に対応する値であればよい。

上記条件において、表面層４２１ｂの膜厚ｄを0.4〜3.4μｍの範囲（パターン(1)〜(13)）で変えて中間転写ベルト４２１をそれぞれ製造した。なお、膜厚ｄは、中間転写ベルト４２１上の任意の１２箇所において測定した膜厚の平均値である。

図８は、上記パターン(1)〜(13)について、画像形成装置１における転写性およびワレの発生を下記評価基準により評価した結果を示す。

具体的には、転写性の評価方法として、ベタ画像をエンボス紙（レザック66、白、302gsm、特種東海製紙製）（「レザック」は同社の登録商標）に出力し、凹部の白抜けの程度を転写性として、以下の通りランク評価した。
◎：全面問題無し。
○：場所により白抜け部分が有るが、実運用上、許容できる。
△：白抜け部分が有り、実運用上、許容できない。
×：全面白抜け。

また、表面層４２１ｂにおけるワレの評価方法として、一次転写および二次転写を圧着させ、それぞれにおいて2kV、3kVの電圧を印加した状態で、200hr空回転を実施し、その後、表面の目視観察にてワレの有無を以下の通り評価した。
○：ワレ無し
×：ワレ有り

図８に示すように、転写性は、表面層４２１ｂの膜厚が0.4μｍ（パターン(1)）では「×」であり、表面層４２１ｂの膜厚が0.6、0.8μｍ（パターン(2)、(3)）では「△」であり、表面層４２１ｂの膜厚が1.0、1.2μｍ（パターン(4)、(5)）では「○」であり、表面層４２１ｂの膜厚が1.4μｍ以上（パターン(6)〜(13)）では「◎」であった。すなわち、転写性を確保する観点からは、表面層４２１ｂの膜厚は1.0μｍ以上であることが好ましい。

すなわち、表面層４２１ｂの膜厚は1.0μｍ以上とすることで、画像形成装置１は、エンボス紙の凹部に対しても、良好な転写性を確保することができる。

また、図８に示すように、表面層４２１ｂにおけるワレ評価は、表面層４２１ｂの膜厚が3μｍ以下（パターン(1)〜(11)）では「○」であり、表面層４２１ｂの膜厚が3.2μｍ以上（パターン(12)、(13)）では「×」であった。すなわち、表面層４２１ｂにおけるワレ評価の観点からは、表面層４２１ｂの膜厚は3.0μｍ以下であることが好ましい。

以上より、図８に示す評価結果では、転写性およびワレ発生の防止の双方を考慮すると、表面層４２１ｂの膜厚は、1.0μｍ以上、かつ、3.0μｍ以下の範囲の値を採ることが望ましい。すなわち、表面層４２１ｂの膜厚の下限値（1.0μｍ）未満では、例えば、図７に示す距離ｒが短くなり、トナーと中間転写ベルト４２１との間の静電付着力が大きくなり、転写性が悪くなる。また、表面層４２１ｂの膜厚の上限値（3.0μｍ）より大きい場合、ワレが発生してしまう。

また、図８に示すように、表面層４２１ｂの膜厚は、1.4〜3.0μｍの範囲の値を採ることがより望ましい。表面層４２１ｂの膜厚を1.4〜3.0μｍの範囲内とすることにより、ワレを発生させることなく、良好な転写性（「◎」）を得ることができる。

このように、本実施の形態によれば、画像形成装置１は、中間転写ベルト４２１でのワレの発生を防ぎつつ、良好な転写性を確保することができる。

以上、各実施の形態について説明した。

なお、上記実施の形態では、中間転写ベルトが基材層４２１ａおよび表面層４２１ｂの２層で構成される場合について説明した。しかし、中間転写ベルト４２１は、３層以上で構成されてもよい。例えば、中間転写ベルト４２１は、基材層４２１ａ、表面層４２１ｂに加え、基材層４２１ａと表面層４２１ｂとの間に中間層（図示せず）を配置する構成でもよい。中間層としては、例えば、弾性層を有してもよい。弾性層は、例えば、導電材等を分散させたゴムを主成分として構成されてもよい。また、弾性層を構成するゴムとしては、アクリロニトリルーブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴムなどでもよいが、これらに限定されない。また、この場合、表面層４２１ｂに隣接する中間層において、表面層４２１ｂとの接着性を向上するために、上記実施の形態において基材層４２１ａに付与した表面粗さと同様の表面粗さを付与すればよい。これにより、中間層を備える中間転写ベルト４２１においても、上記実施の形態と同様、通電によって表面層４２１ｂが中間層から剥離することを抑え、転写性が劣化することを防止することができる。

また、上記実施の形態において、中間転写ベルト４２１は、表面層４２１ｂの上に、保護層をさらに備えてもよい。これにより、表面層４２１ｂの劣化を抑えることができる。

また、上記実施の形態では、基材層、および、基材層上に配置される表面層を含む像担持体として中間転写ベルト４２１（中間転写体）について説明した。しかし、本発明はこれに限らず、トナー像の付着量の検出が行われる他の像担持体（例えば、感光体ドラム４１３）に対しても適用することができる。

その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１画像形成装置
１０画像読取部
２０操作表示部
２１表示部
２２操作部
３０画像処理部
４０画像形成部
５０用紙搬送部
６０定着部
７１通信部
７２記憶部
１００制御部
１０１ＣＰＵ
１０２ＲＯＭ
１０３ＲＡＭ

Claims

第１の層と、
前記第１の層上に配置され、有機成分を含有した無機酸化物を含む表面層と、
を具備し、
前記表面層の膜厚をＡμｍとし、前記第１の層の十点平均粗さをＢμｍとした場合、式（１）の関係を満たす、
像担持体。
０．２５ ×Ａ ≦ Ｂ・・・（１）
さらに、式（２）の関係を満たす、
請求項１に記載の像担持体。
Ｂ ≦ ０．６ × Ａ・・・（２）
前記第１の層の十点平均粗さは、前記像担持体に対するトナー像の形成に使用されるトナーの平均粒径の２０％未満である、
請求項１に記載の像担持体。
前記表面層の膜厚は、１．０μｍ以上、かつ、３．０μｍ以下である、
請求項１〜３の何れか一項に記載の像担持体。
請求項１〜４の何れか一項に記載の像担持体を備える画像形成装置。