JP6098350B2 - 転写ベルトおよび画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は，電子写真方式の画像形成装置において感光体上に形成されたトナー像を紙等の最終媒体に転写するために使用する転写ベルト，及び，この転写ベルトを備えた画像形成装置に関する。

プリンター，複写機などの電子写真方式を用いた画像形成装置では，感光体上に形成されたトナー像を紙などの最終媒体に転写する。この転写プロセスとしては，感光体上のトナー像を一旦，中間転写ベルトに写し取り（１次転写），その後，中間転写ベルトから最終媒体に転写する（２次転写）というプロセスが多く採用されている。中間転写ベルトは，その内側に配された複数のローラーに巻き掛けられて，ローラーの回転駆動に従って回転するものである。

中間転写ベルトとしては，従来より，ポリイミドなどの合成樹脂からなる基層，ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などのゴム材からなる弾性層，二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）などのセラミックスからなる表面層を，内側から外側へ向かってこの順に積層した３層構造のものが知られている（下記特許文献１参照）。

弾性層は，３層の中で最も弾性の高い層である。弾性層は，十分なニップ幅を確保するとともに最終媒体に対する追従性を高めて，エンボス紙などの凹凸のある最終媒体に対しても良好な転写を可能にするためのものである。表面層は，弾性層に比して硬い層である。表面層は，中間転写ベルト上のトナーの離型性を高めて，２次転写効率を高めるためのものである。すなわち，下記特許文献１に記載の中間転写ベルトは，最終媒体に対する高い追従性と，高いトナーの離型性とを兼ね備えたものであった。

特開２０１１−１９７２３０号公報

しかしながら上記した構成の多層型の転写ベルトでは，表面層が弾性層よりも硬い。従って，ローラー駆動されることで伸縮する弾性層に表面層が追従することができないことがあった。その結果，表面層に微細なクラックが発生することがあった。

ところで，電子写真方式の画像形成装置においては，感光体を帯電させるための帯電装置や，中間転写ベルトを挟んで感光体と対向する転写ローラーが設けられている。転写ローラーは，感光体上に形成されたトナー像を中間転写ベルトに転写するためのバイアス電圧が印加されるものである。この帯電装置の使用による放電や，転写ローラーへの電圧印加に伴う放電により，オゾン（Ｏ_３）が発生する。このオゾンは，中間転写ベルトの近傍に存在している。そのため上記のように表面層に微細なクラックが発生すると，このオゾンがクラックの内部に侵入して，クラックの内表面をオゾン劣化により硬化させてしまう。そしてこのように内表面が硬化したクラックの箇所が，中間転写ベルトの回転駆動に伴ってローラーの外周面に沿って曲げられ伸ばされると，そのクラックの深さ方向の先端に応力が集中する。そのため，クラックが深さ方向に拡大する。クラックが深くなると，中間転写ベルトの進行方向に直交する幅方向に沿う両端にも応力集中が生じる。そのため，クラックは中間転写ベルトの幅方向にも拡大する。このようなクラックの拡大は，画像形成が行われる限り繰り返しなされる。

従って，表面層に形成された微細なクラックは，画像形成が繰り返されるにつれて徐々に拡大する。そしてやがては，表面層の下層にあたる弾性層を貫通するほど深く，表面層の表面上における幅寸法が１５ｍｍを超えるほど大きな割れへと成長してしまう。微細なクラックがこのような大きな割れへと成長してしまうと，印刷後の最終媒体に画像ノイズができてしまう。なお，形成されたばかりの微細なクラックは，画像ノイズを発生させるほどのものではない。また上記特許文献１の転写ベルトにはベルトの幅方向に沿う溝が形成されているが，クラックは転写ベルトの幅方向に沿って伸びていくので，このような溝では一旦形成されてしまったクラックの伸びの進行を止めることは難しかった。

本発明は，上記事情に鑑みてなされたものである。すなわちその課題とするところは，転写ベルトの表面層に形成されたクラックの成長を抑制することにより，画像ノイズの発生を防止することが可能な転写ベルトおよび画像形成装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の転写ベルトは，電子写真方式の画像形成装置に用いられてトナー像の転写時に回転駆動される無端状の転写ベルトにおいて，少なくとも弾性層と，弾性層よりも軟らかい応力緩和層と，弾性層よりも硬い表面層とが，内側から最終媒体と対面する面のある外側へ向かってこの順に積層されているものである。

本発明の転写ベルトによれば，弾性層よりも軟らかい応力緩和層が，弾性層と表面層の間に設けられている。そのため，転写ベルトの回転駆動に伴って形成されたクラックの拡大（成長）を，応力緩和層によって止めることができる。すなわち，転写ベルトの回転駆動に伴って表面層にクラックが形成されて，そのクラックが拡大していくと，そのクラックの深さは応力緩和層に至る程度になる。ここで応力緩和層は弾性層よりも軟らかい層であるため，転写ベルトがベルト進行方向に沿う引張力を受けたときに，厚み方向に直交する面方向に沿って弾性層よりもよく伸びる。従って，応力緩和層まで至ったクラックの深さ方向の先端における応力集中は緩和される。よって，クラックが応力緩和層を突き抜けて弾性層に至るほど深く成長するのを防ぐことができる。

そしてこのようにクラックの深さ方向への成長を防ぐことができるため，クラックにおける転写ベルトの幅方向に沿う両端部への応力集中も防ぐことができる。そのため，クラックが転写ベルトの幅方向に沿って成長するのも防ぐことができる。従って本発明によれば，拡大したクラックが原因で最終媒体への印刷画像に画像ノイズが生じるのを防ぐことができる。

ここで本発明の転写ベルトでは，弾性層におけるＪＩＳ Ｋ ６２５３デュロメータ・タイプＡ硬度（以下「硬度」という）は，４０度以上８０度未満であり，応力緩和層の硬度は，４０度未満であり，表面層の硬度は，８０度以上である。このように構成すれば，表面層にクラックが形成されても，その成長を好適に抑制することができるからである。従って本発明によれば，画像ノイズを全く生じさせず，且つ，２次転写効率の高い印刷を行うことができる。

また本発明の転写ベルトでは，表面層の引張破断伸びが２００％以下であり，応力緩和層の引張破断伸びが６００％以上である構成としてもよい。このように構成しても，表面層に形成されたクラックの成長を好適に抑制することができるからである。すなわちこの構成によれば，画像ノイズを全く生じさせず，且つ，２次転写効率の高い印刷を行うことができる。

また本発明の転写ベルトでは，弾性層の内側に，表面層よりも硬い基層をさらに備えている構成としてもよい。このように構成すれば，他のいずれの層よりも硬い基層があることによって，他の各層が際限なく伸びるのを防ぐことができる。そのため，良好な印刷を行うことができる。

また本発明の転写ベルトでは，弾性層が，ニトリルブタジエンゴムからなる構成としてもよい。ニトリルブタジエンゴムは転写ベルトの弾性層として特に適しており，２次転写効率を特に向上させ得るからである。

また本発明は，上記した転写ベルトと，その転写ベルトを用いて最終媒体に転写されるトナー像を感光体上に形成する画像形成ユニットとを備える画像形成装置にも及ぶ。

この画像形成装置において，上記した転写ベルトは，画像形成ユニットにより感光体上に形成されたトナー像の１次転写を受けて最終媒体への２次転写を行う中間転写ベルトであってもよいし，画像形成ユニットにより形成されて感光体から中間転写ベルトに転写されたトナー像を最終媒体へ転写する２次転写時に最終媒体を挟んで中間転写ベルトと対向する２次転写ベルトであってもよい。中間転写ベルトのみならず，２次転写ベルトにおいても表面層に形成されたクラックが拡大（成長）すると，最終媒体に画像ノイズが生じてしまうところ，上記構成の転写ベルトを２次転写ベルトに用いれば，このような画像ノイズの発生を防ぐことができるからである。

本発明によれば，転写ベルトの表面層に形成されたクラックの成長を抑制することにより，画像ノイズの発生を防止することが可能な転写ベルトおよび画像形成装置が提供されている。

実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 同画像形成装置が備える中間転写ベルトの概略断面図である。 応力緩和層によるクラック拡大の抑制原理を説明するための図である。 中間転写ベルトの変更例を示す図である。 画像形成装置の変更例を示す図であり，２次転写ベルトを用いた画像形成装置の一部を示す図である。 応力緩和層を有しない従来の中間転写ベルトにおけるクラックの拡大原理を説明するための図である。

（第１実施形態）
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は，本発明に係る画像形成装置の構成例を示す図である。図１に示す画像形成装置１は，電子写真方式のタンデム型デジタルカラープリンター（以下単に「プリンター」と記載する）である。もちろん，プリンターのほか，さらにスキャナを有する複写機又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等にも本発明を適用することができる。

画像形成装置１は，その内部のほぼ中央部に中間転写ベルト（中間転写体）４０を備えている。中間転写ベルト４０は，無端状（エンドレス状）のベルトであり，駆動ローラー１２，テンションローラー１３，及び従動ローラー１４，１５の外周部に掛け渡されている。中間転写ベルト４０は，駆動ローラー１２の回転駆動に伴って反時計回りに回転する。テンションローラー１３は，バネ１０によって中間転写ベルト４０の内側から外側に向かって付勢されている。そのため中間転写ベルト４０には，常に張力がかかっている。

中間転写ベルト４０の下方には，イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色にそれぞれ対応する４つのイメージングユニット（画像形成ユニットに相当する）２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが，中間転写ベルト４０に沿ってこの順に並んで配置されている。各イメージングユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋは，感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋをそれぞれ有している。各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋの周囲には，画像形成時の回転方向（正回転方向ともいう，図中時計回り方向）に沿って順に，帯電装置２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋと，露光装置２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋと，現像装置２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋと，クリーニング装置２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｋと，イレーサー（除電装置）２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋとが配置されている。なお，以下において，イエロー(Ｙ)，マゼンタ(Ｍ)，シアン(Ｃ)またはブラック(Ｋ)の区別が必要である場合を除いて，各色を表す添え字を省略して説明する。

帯電装置２２は，例えばスコロトロンであり，感光体２１の表面を一様に帯電させるものである。露光装置２３は，帯電した感光体２１を，作像する画像のデータに基づいて露光するものである。これにより，感光体２１には，画像データに基づく静電潜像が形成される。現像装置２４は，感光体２１に形成された静電潜像をトナーにより可視像化するものである。すなわち，感光体２１にトナー像を形成するものである。

クリーニング装置２５は，短冊状のクリーニングブレード３８を備える。クリーニングブレード３８は，後述する１次転写後に感光体２１上に残留する残留トナーを掻き落とすものである。イレーサー２６は，イレーサーランプを備えており，イレーサーランプの照射により，１次転写後の感光体２１の表面の静電潜像の残像を除去するものである。

また図１に示すように，中間転写ベルト４０を挟んで，各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋと対向する位置には，後述する１次転写のための１次転写ローラー３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋが設けられている。また，中間転写ベルト４０の駆動ローラー１２で支持された部分には，後述する２次転写のための２次転写ローラー１６が圧接されている。２次転写ローラー１６と中間転写ベルト４０とのニップ部が２次転写領域１７となる。この２次転写領域１７において，中間転写ベルト４０上に転写されたトナー像は用紙（最終媒体）Ｐに転写される。

画像形成装置１の下部には，給紙カセット９１が着脱可能に配置されている。給紙カセット９１内に積載された状態で収容された用紙Ｐは，給紙ローラー９２の回転によって最上部のものから１枚ずつ引き出されて搬送路９３に送り出される。搬送路９３は，給紙カセット９１から，タイミングローラー対９４のニップ部，２次転写領域１７，および定着ユニット９５を通って排紙トレイ９８まで続いている。給紙カセット９１から送り出された用紙Ｐは，タイミングローラー対９４に搬送され，ここで所定のタイミングで２次転写領域１７に送り出される。

定着ユニット９５は，中空円筒状で，ヒーター９９を内部に備えた加熱ローラー９６と，この加熱ローラー９６に圧接されて従動回転する加圧ローラー９７とを備えている。加熱ローラー９６と加圧ローラー９７とにより形成されるニップ部を，２次転写によりトナー像が転写された用紙Ｐが通過することにより，用紙Ｐにトナー像が定着される。

このような構成の画像形成装置１の画像形成動作について簡単に説明する。カラー画像を出力するフルカラーモードの場合，例えばパソコンなどの外部装置から画像形成装置１の制御部７０に画像信号が入力されると，制御部７０は，この画像信号をイエロー，シアン，マゼンタ，ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成し，このデジタル画像信号に基づいて，各イメージングユニット２の露光装置２３を発光させて，感光体２１を露光する。これにより，各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋの表面に各色用の静電潜像がそれぞれ形成される。なお，露光前に，各感光体２１の表面は，帯電装置２２により一様に帯電される。

各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋ上に形成された静電潜像は，各現像装置２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋによってそれぞれ現像されて各色のトナー像となる。そして，各色のトナー像は，各１次転写ローラー３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋへのバイアス電位の印加（トナーの帯電極性と逆極性のバイアス電位の印加）により，図１中反時計回りに回転する中間転写ベルト４０上に順次転写されて重ね合わせられる。これにより中間転写ベルト４０上には，各色のトナー像が重ね合わせられたカラー画像としてのトナー像が形成される。これを１次転写という。

中間転写ベルト４０上に転写されたトナー像は，中間転写ベルト４０の移動にしたがって２次転写領域１７に達する。一方，給紙カセット９１から搬送路９３に送り出された用紙Ｐは，タイミングローラー対９４によって，トナー像が２次転写領域１７に達するタイミングに合わせて２次転写領域１７へ搬送される。そして，２次転写ローラー１６には，１次転写ローラー３０への印加電位に比較してトナーの帯電極性と逆極性側に大きなバイアス電位が印加される。これにより，２次転写領域１７において，トナー像は中間転写ベルト４０から用紙Ｐに転写される。これを２次転写という。

トナー像が転写された用紙Ｐは，搬送路９３を通って定着ユニット９５に送られる。そこで，加熱ローラー９６と加圧ローラー９７とにより形成されるニップ部を通過することにより，用紙Ｐにトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙Ｐは，排紙トレイ９８に排出される。

なお，用紙Ｐに転写されることなく中間転写ベルト４０上に残った残留トナーは，ベルトクリーニング装置９で掻き取られ，中間転写ベルト４０の外周面から除去される。その後，感光体２１及び中間転写ベルト４０の回転駆動が停止される。

次に，画像形成装置１が備える中間転写ベルト４０について詳述する。中間転写ベルト４０は，図２に示すように，基層４１，弾性層４２，応力緩和層４４，及び表面層４３を内側から外側へかけてこの順に有した４層構造となっている。表面層４３は，中間転写ベルト４０における最外層である。なお中間転写ベルト４０は，この４層以外の層を備えていてもよい。

基層４１は，中間転写ベルト４０の剛性を確保するための芯材であり，４層の中で最も硬い。基層４１は，合成樹脂製である。具体的には，ポリイミド，ポリアミド，ＰＣ（ポリカーボネート），ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン），ＰＡＴ（ポリアルキレンテレフタレート），ＰＣとＰＡＴのブレンド材料，ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）とＰＣのブレンド材料，及び，ＥＴＦＥとＰＡＴのブレンド材料等の熱可塑性樹脂などから形成される。基層４１が薄過ぎては中間転写ベルト４０の剛性を確保できないため，基層４１の厚みは５０〜１５０μｍ程度が望ましい。本形態では，基層４１の厚みは８０μｍ程度である。

弾性層４２は，２次転写ローラー１６に対する中間転写ベルト４０のニップ幅を十分に確保するためのものである。弾性層４２の硬度（ＪＩＳ Ｋ６２５３ デュロメータ・タイプＡ硬度，以下「硬度」という場合にはこの硬度を意味する）は，４０度以上８０度未満が好ましい。硬度が高すぎると，十分なニップ幅が確保されずに転写効率が低下したり，画像の中抜けが発生したり，中間転写ベルト４０が回転し難くなったりと，種々の不具合が発生し得るからである。また硬度が低すぎると，２次転写領域１７において中間転写ベルト４０の表面にしわができ，画像ノイズを引き起こすおそれがあるからである。

弾性層４２は，例えば，ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ），クロロプレンゴム，ポリブタジエンゴム，イソプレンゴム，ウレタンゴム，ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム），アクリルゴム，及びシリコンゴム等のゴム材から形成される。弾性層４２の厚みは，１００〜３００μｍ程度が望ましい。１００μｍ未満では，転写時に十分なニップ幅を確保することが困難となるからである。また３００μｍを超えると転写時に中間転写ベルト４０の表面にしわができやすくなるからである。本形態では，弾性層４２の厚みは２００μｍ程度である。

応力緩和層４４は，４層の中で最も軟らかい層である。応力緩和層４４は，後で詳細に述べるが表面層４３に形成されたクラック５５（図３参照）の拡大を抑制するための層である。応力緩和層４４の硬度は，４０度未満が好ましく，特に２０度以上４０度未満程度が好ましい。硬度が４０度以上であると，クラック５５の拡大を止める効果が弱いからである。また硬度が低すぎると，応力緩和層４４の変形後の復元に時間がかかり，画像ノイズが発生する懸念があるところ，応力緩和層４４の硬度が２０度以上であれば問題ないからである。

応力緩和層４４を形成するのに適した材料は，上記した弾性層４２の形成に適した材料と同じである。但し応力緩和層４４を構成する材料と，弾性層４２を構成する材料とが一致している必要はない。応力緩和層４４の厚みは，１０〜３０μｍ程度が望ましい。１０μｍ未満とすると，クラック５５（図３参照）の拡大を抑制する効果が弱いからである。また３０μｍを超えると，弾性変形した後の復元に時間がかかりすぎて画像ノイズの原因となるからである。すなわち，応力緩和層４４を構成する低硬度のゴム材は低反発なものであるため，変形後の復元に時間がかかる。そのため，転写を受けるまでに変形が戻りきらず，画像ノイズの原因となってしまうのである。本形態では，応力緩和層４４の厚みは１５μｍ程度である。

表面層４３は，弾性層４２よりも硬い層である。表面層４３は，中間転写ベルト４０におけるトナーの離型性を向上させるためのものである。表面層４３の硬度は，８０度以上が望ましく，特に８５〜１００度程度が望ましい。表面層４３は硬ければ硬いほどトナーの離型性が向上するが，硬すぎると弾性層４２の変形が抑えられて転写時に十分なニップ幅を確保することが難しくなってしまうからである。

表面層４３は，応力緩和層４４とは別体で設けてもよいし，応力緩和層４４に表面処理を施すことにより形成してもよい。応力緩和層４４に表面処理を施すことにより形成すると，表面層４３を構成する材料を別途用意する必要がないというメリットや，表面層４３が応力緩和層４４から剥がれてしまうおそれを抑制できるというメリットがある。

表面層４３を応力緩和層４４と別体で設ける場合には，表面層４３は，例えばフッ素樹脂やセラミックスなどから形成することができる。表面層４３を形成するフッ素樹脂としては，ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ），テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ），ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ），エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ），エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ），ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ），ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等を挙げることができる。また表面層４３を形成するセラミックスとしては，二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）等のケイ素酸化物，アルミニウム酸化物，チタン酸化物，及び亜鉛酸化物などを挙げることができる。セラミックスにより表面層４３を形成する場合には，例えば大気圧下でのプラズマＣＶＤ法が好適に利用できる。

なお表面層４３は，上記したフッ素樹脂単体で形成してもよいが，フッ素樹脂を次に例示するバインダー中に分散させたものを用いて形成してもよい。フッ素樹脂単体では成膜性に劣るところ，フッ素樹脂をバインダー中に分散させたものを用いれば，所望の表面層４３を容易に形成することができるからである。バインダーとしては，ポリウレタン，ポリオレフィン，ポリエステル，ポリアミド，ポリスチレン，アクリル系樹脂，スチレンーアクリル共重合体，ポリカーボネート，塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂或いは熱硬化性樹脂を用いることができる。なおフッ素樹脂の含有量は特に限定されるものではないが，表面層４３の摩擦係数をある程度低くしたり，トナーの離型性を確保したりするためには，１０ｗｔ％以上とすることが望ましい。バインダー中にフッ素樹脂を分散させたものを用いて表面層４３を形成するには，例えばバインダーとフッ素樹脂とを適当な溶剤中に溶解させたものを，弾性層４２上に塗布し，その後乾燥させればよい。

一方，応力緩和層４４に表面処理を施すことにより表面層４３を形成する場合には，上記したゴム材からなる応力緩和層４４に対して，例えば酸化処理やイソシアネート処理などの公知の表面硬化改質処理を施す。イソシアネート処理とは，イソシアネート化合物を応力緩和層４４の表面に含侵させ，その後加熱して反応させるものである。イソシアネート処理では，イソシアネート化合物の含浸量，加熱温度，及び加熱時間を調整することにより，弾性層４２の表面を所望の硬さに硬化させることができる。イソシアネート処理に用いるイソシアネート化合物としては，芳香族イソシアネート，脂肪族イソシアネート等が挙げられる。具体的には，トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ），ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ），クルードＭＤＩ等が挙げられる。応力緩和層４４がＮＢＲである場合には，次亜塩素酸塩を用いることも可能である。なお，応力緩和層４４とは別体で表面層４３を構成するためのゴム材を応力緩和層４４に重ねて設け，その別体で設けたゴム材に対して表面処理を施すことにより，所望の硬さの表面層４３を形成してもよい。また，別体で設けたゴム材（ＮＢＲ等）に対して樹脂架橋剤（例えばフェノール樹脂）を適当量充填することにより，所望の硬さの表面層４３を形成してもよい。

表面層４３の厚みは，１０〜３０μｍ程度が望ましい。表面層４３は薄ければ薄いほどよいが，あまりに薄いと安定した製造が困難となるからである。本形態では，表面層４３の厚みは１５μｍ程度である。

これらの基層４１，弾性層４２，応力緩和層４４，及び表面層４３の体積抵抗率は，良好な転写を行うために以下に示す値に調整されている。体積抵抗率の調整にあたっては，カーボンブラック，グラファイト，及び，ニッケル等の金属粉末などの導電剤（抵抗値調節用導電剤）が適宜添加される。
基層４１の体積抵抗率 ：１０^７〜１０^１１Ω・ｃｍ
弾性層４２の体積抵抗率 ：１０^８．５〜１０^１１．５Ω・ｃｍ
応力緩和層４４の体積抵抗率：１０^１０〜１０^１３Ω・ｃｍ
表面層４３の体積抵抗率 ：１０^１０〜１０^１３Ω・ｃｍ

ところでこのように構成された中間転写ベルト４０は，画像形成時に回転駆動されるのに伴って，ローラー１２，１３，１４，１５（図１参照）に捲回されている位置において曲げられて伸ばされる（引張力を受ける）。そのため，表面層４３の表面４３ａには微細なクラックが生じる。この微細なクラックは，画像形成装置１が使用されるにつれて深さ方向及びベルト幅方向に拡大していく。

図６は，応力緩和層４４を有しない従来の中間転写ベルト２００を示す図である。図６に示す従来の中間転写ベルト２００は，基層２０１，弾性層２０２，及び表面層２０３の３層構造である。この中間転写ベルト２００では，表面層２０３にクラック２５５が生じると，中間転写ベルト２００の回転駆動に伴って，クラック２５５の深さ方向の先端２５５ａに応力集中が生じ，クラック２５５が深さ方向に拡大していく（図６中の破線参照）。クラック２５５が深くなれば，中間転写ベルト２００が引張力（図６中の符号ｅ，ｆ参照）を受けた際に，クラック２５５におけるベルト幅方向（図６中紙面に直交する方向）の両端部にも応力集中が生じるため，クラック２５５はベルト幅方向にも拡大する。このようなクラック２５５の拡大は，中間転写ベルト２００が使用される限り起こるため，やがてはクラック２５５が弾性層２０２を突き抜けて基層２０１に至るほどに拡大してしまう。ここまでクラック２５５が大きく拡大してしまうと，印刷画像に画像ノイズが生じてしまう。

そこで本形態では，このような画像ノイズの発生を防ぐため，図２に示すように表面層４３と弾性層４２との間に，上記した応力緩和層４４を設けている。このような応力緩和層４４があれば，中間転写ベルト４０の回転駆動に伴って表面層４３にクラックが形成されても，そのクラックが際限なく拡大（成長）するのを抑えることができる。

すなわち図３に示すように，表面層４３にクラック５５が生じてそのクラック５５が応力緩和層４４に至っても，応力緩和層４４は弾性層４２に比して良く伸びる。そのため，クラック５５の深さ方向の先端５５ａの応力集中が緩和される。従ってクラック５５は，ローラー１２，１３，１４，１５に巻き掛けられている中間転写ベルト４０が引張力（図３中の矢印ａ，ｂ参照）を受けることで（曲がって伸びることで），応力緩和層４４の面方向に沿って多少拡大するものの（図３中の矢印ｃ，ｄ参照），クラック５５の深さ方向の拡大は抑制される。従って，クラック５５が深くならないため，クラック５５がベルト幅方向（図３中の紙面に直交する方向）に拡大するのも抑制される。よって実施形態の中間転写ベルト４０によれば，クラック５５が弾性層４２に至るほど成長するのを防ぐことができる。そのため，拡大したクラックを原因とする画像ノイズの発生を防ぐことができる。

次に，本発明の効果を確認するために行った実験について，下記表１に基づいて説明する。この実験の実施例１〜８及び比較例１〜６では，試料として，以下の条件の各層を内側から順に塗布していく方法で作製した中間転写ベルトを使用している。
基層 …ポリイミド製，厚さ８０μｍ，体積抵抗率１０^１０Ω・ｃｍ
弾性層 …ニトリルブタジエンゴム製，厚さ２００μｍ，体積抵抗率１０^９Ω・ｃｍ
応力緩和層…ニトリルブタジエンゴム製，厚さ１５μｍ，体積抵抗率１０^１１Ω・ｃｍ
表面層 …ニトリルブタジエンゴム製，厚さ１５μｍ，体積抵抗率１０^１１Ω・ｃｍ

実施例１〜８及び比較例１〜６の各試料（中間転写ベルト）は，弾性層，応力緩和層，表面層の硬度が下記表１のように調整されている。弾性層，応力緩和層及び表面層の硬度調整は，ゴム材料（ニトリルブタジエンゴム）に対する樹脂架橋剤（具体的にはフェノール樹脂）の充填量を調整することにより行った。また，各試料における表面摩擦係数をそろえるために，表面層には表面処理を施している。表面処理は，表面層を処理液に接触させる処理である。処理液は，次亜塩素酸ｔ−ブチルと酢酸エチルとターシャリーブチルアルコールを２：１０：８８の重量比率で混合したものである。室温下にて３０秒接触させた後，水で洗浄した。このような表面処理を行うことにより，表面層の柔軟性を損なうことなく，表面層の摩擦係数を低減させている。

このように製造した実施例１〜８及び比較例１〜６の各中間転写ベルトを，画像形成装置であるコニカミノルタ製ｂｉｚｈｕｂＣ６５０に搭載し，各色の印字率が５％の画像を１００００枚プリントした後，シアン色のベタ画像を平滑紙とラフ紙（エンボス紙）にプリントした。その後，ラフ紙にプリントしたベタ画像について画像濃度（２次転写効率）を測定するとともに，平滑紙にプリントしたベタ画像について目視による画像ノイズの確認を行った。画像ノイズには，中間転写ベルトの表面にできたしわに起因するものと，クラックに起因するものとが含まれる。画像濃度の測定に用いた透過濃度測定機は，マクベス製ＴＤ９０４である。評価結果は，上記表１に示す通りである。なお表１における「評価結果」の欄の「○」，「△」，「×」の意味は下記の通りである。

・画像濃度（２次転写効率）の評価結果
○：透過濃度が０．９以上である。良好な転写である。
△：透過濃度が０．８以上０．９未満である。わずかに薄いが実用上問題のない転写である。
×：透過濃度が０．８未満である。実用上問題のある転写である。
・画像ノイズ（しわによるノイズ，及びクラックによるノイズ）の評価結果
○：画像ノイズは全く生じていない。
△：画像ノイズがわずかに生じたが実用上問題のない範囲である。
×：実用上問題となる画像ノイズが生じている。

上記表１に示す実験結果から，良好な２次転写効率を確保しつつ画像ノイズの発生を防止するためには，表面層の硬度Ｈ１，応力緩和層の硬度Ｈ２，及び弾性層の硬度Ｈ３の関係を，以下の範囲に保てばよいことがわかった（実施例１〜８）。
表面層の硬度Ｈ１ ：８０度以上（Ｈ１≧８０）
応力緩和層の硬度Ｈ２：４０度未満（４０＞Ｈ２）
弾性層の硬度Ｈ３ ：４０度以上８０度未満（８０＞Ｈ３≧４０）

また，Ｈ２は２０度以上であれば画像ノイズの問題が生じないことがわかった（実施例１，２，５，及び６）。また，Ｈ１＞Ｈ３＞Ｈ２の関係にはあるがＨ２が上記範囲を外れて大きいと，クラックの拡大を十分に抑制することができず，実用上問題のないレベルであるがクラックに起因する画像ノイズが発生することがわかった（比較例１）。また，Ｈ１＞Ｈ３＞Ｈ２の関係にはあるがＨ３が上記範囲を外れて小さいと，実用上問題のないレベルであるが中間転写ベルトの表面にしわができ，そのしわに起因して画像ノイズが発生することがわかった（比較例２）。また，Ｈ１＞Ｈ３＞Ｈ２の関係にはあるがＨ１が上記範囲を外れてしまうと，実用上問題のないレベルであるが，２次転写効率やベルトのクリーニング性が低下することがわかった（比較例４）。

また，Ｈ１＞Ｈ３＞Ｈ２の関係から外れるほどＨ３が大きいと，ラフ紙に対する２次転写効率の低下が，実用上問題となるレベルで起こることがわかった（比較例３）。また，Ｈ１＞Ｈ３＞Ｈ２の関係から外れるほどＨ２が大きいと，クラックの拡大を抑制することができず，クラックに起因する画像ノイズが実用上問題となるレベルで起こることがわかった（比較例５及び６）。

以上詳細に説明したように第１実施形態に係る画像形成装置１における中間転写ベルト４０では，弾性層４２と，弾性層４２よりも軟らかい応力緩和層４４と，弾性層４２よりも硬い表面層４３とが，内側から最終媒体（用紙）と対面する面（表面４３ａ）のある外側へ向かってこの順に積層されている。そのため，中間転写ベルト４０の回転駆動に伴って形成されたクラック５５（図３参照）の拡大（成長）を，応力緩和層４４によって止めることができる。すなわち，中間転写ベルト４０の回転駆動に伴って表面層４３にクラック５５が形成されて，そのクラック５５が拡大していくと，そのクラック５５の深さは応力緩和層４４に至る程度になる。ここで応力緩和層４４は，弾性層４２よりも軟らかい層であるため，中間転写ベルト４０がベルト進行方向に沿う引張力を受けたときに，厚み方向に直交する面方向に沿って弾性層４２よりもよく伸びる。従って，応力緩和層４４まで至ったクラック５５の深さ方向の先端５５ａにおける応力集中は緩和される。よって，クラック５５が応力緩和層４４を突き抜けて弾性層４２に至るほど深く成長するのを防ぐことができる。

そしてこのようにクラック５５の深さ方向への成長を防ぐことができるため，クラック５５における中間転写ベルト４０の幅方向に沿う両端部への応力集中も防ぐことができる。そのため，クラック５５が中間転写ベルト４０の幅方向に沿って成長するのも防ぐことができる。従って本形態によれば，拡大したクラック５５が原因で最終媒体への印刷画像に画像ノイズが生じるのを防ぐことができる。

なお応力緩和層４４に形成されたクラック５５の先端５５ａは，中間転写ベルト４０の回転駆動に伴って，応力緩和層４４の面方向に沿う引張力を受けるため，その面方向に沿って多少広がる。その結果，表面層４３の表面４３ａに現れているクラック５５もベルト進行方向に沿って多少大きくなる。しかしながらその程度は，応力緩和層４４がなく表面層４３の下層が弾性層４２である場合に比して１０分の１程度である。従って，この程度のクラック５５の拡大では，印刷画像に画像ノイズは生じない。

ここで本形態の中間転写ベルト４０では，弾性層４２における硬度が４０度以上８０度未満であり，応力緩和層４４の硬度が４０度未満であり，表面層４３の硬度が８０度以上である。そのため，表面層４３にクラック５５が形成されても，その成長を好適に抑制することができる。よって，画像ノイズを全く生じさせず，且つ，２次転写効率の高い印刷を行うことができる。

また本形態の中間転写ベルト４０では，弾性層４２の内側に，表面層４３よりも硬い基層４１をさらに備えている。このように他のいずれの層（弾性層４２，応力緩和層４４，及び表面層４３）よりも硬い基層４１があることによって，他の各層４２，４３，４４が際限なく伸びるのを防ぐことができる。そのため，良好な印刷を行うことができる。

また本形態の中間転写ベルト４０では，弾性層４２は，ニトリルブタジエンゴムからなることが特に望ましい。ニトリルブタジエンゴムは中間転写ベルト４０の弾性層４２として特に適しており，２次転写効率を特に向上させ得るからである。なお，ニトリルブタジエンゴムは他のゴム材に比してオゾン劣化しやすいが，本形態によれば，ニトリルブタジエンゴムにより弾性層４２を設けてもクラックの拡大を抑えることができるため，画像ノイズが生じるおそれがない。

（第２実施形態）
次に第２実施形態について説明する。第２実施形態では，中間転写ベルト４０における各層（基層４１，弾性層４２，応力緩和層４４，及び表面層４３）の軟らかさを，硬度ではなく，引張破断伸びによって規定している。引張破断伸びとは，試料（各層）が破断せずにどこまで伸びることができるかを表すものである。ここでいう引張破断伸びは，株式会社島津製作所製の精密万能試験機オートグラフＡＧ−１０ｋＮを用いて測定した値である。引張破断伸びの具体的な計算式は下記式の通りである。
引張破断伸び（％）＝（Ｌ−Ｌ_０）／Ｌ_０×１００
Ｌ ：破断時の試料の長さ
Ｌ_０：試験前の試料の長さ

本形態の中間転写ベルトの構成は，第１実施形態の中間転写ベルト４０と同じである（図２参照）。すなわち，基層４１，弾性層４２，応力緩和層４４，及び表面層４３を内側から外側に向かってこの順に積層したものである。本形態の説明において，第１実施形態と同様の構成については同様の符号を付して説明を省略する。本形態の中間転写ベルト４０を構成する各層（基層４１，弾性層４２，応力緩和層４４，及び表面層４３）の構成材料，層厚，及び体積抵抗率は，第１実施形態と同様である。

本形態の基層４１は，引張破断伸びが１０％以下（例えば５％程度）である。

本形態の弾性層４２は，引張破断伸びが２００％より大きく６００％より小さい（望ましくは２５０％以上５００％以下である）。引張破断伸びが大きすぎると，軟らかすぎて，２次転写領域１７において中間転写ベルト４０の表面にしわができ，画像ノイズを引き起こすおそれがある。一方，引張破断伸びが小さすぎると，十分なニップ幅が確保されずに転写効率が低下する。そのため，弾性層４２の引張破断伸びは上記範囲とするのがよいのである。

本形態の応力緩和層４４は，引張破断伸びが６００％以上である。この理由は次の通りである。すなわち，応力緩和層４４の引張破断伸びが６００％以上であれば，ローラー１２，１３，１４，１５に巻き掛けられて回転駆動されている中間転写ベルト４０に引張力が作用しても，応力緩和層４４が十分に伸びることができる。そのため，クラック５５の深さ方向の先端５５ａ（図３参照）に生じる応力集中が緩和され，クラック５５の拡大を抑えることができる。よって応力緩和層４４の引張破断伸びは，６００％以上が良いのである。ゴム材の引張破断伸びを上げる（硬度を低くする）には，その架橋密度を低くすればよい。なお，応力緩和層４４を有さず，引張破断伸びが２５０％〜５００％程度の弾性層４２のみでは，表面層４３に生じたクラック５５（図３参照）の拡大を抑えることはできない。

本形態の表面層４３は，引張破断伸びが２００％以下である。表面層４３の引張破断伸びが大きいほどクラック５５（図３参照）は発生し難くなる。しかし表面層４３の引張破断伸びが大きいと，トナーの離型性が悪くなってしまう。トナーの離型性を考慮すると，引張破断伸びは小さい方が好ましい。具体的には，５０％以上２００％以下が好ましい。２００％以下であれば，トナーの離型性を良好に保つことができるからである。また５０％以上であれば，表面層４３が硬すぎることによって弾性層４２の変形が抑えられてしまい，十分なニップ幅が確保できないという不具合を防ぐことができるからである。

次に，本発明の効果を確認するために行った実験について，下記表２に基づいて説明する。この実験の実施例１〜４及び比較例１〜６では，試料として，以下の条件の各層を内側から順に塗布していく方法で作製した中間転写ベルトを使用している。
基層 …ポリイミド製，厚さ８０μｍ，体積抵抗率１０^１０Ω・ｃｍ
弾性層 …ニトリルブタジエンゴム製，厚さ２００μｍ，体積抵抗率１０^９Ω・ｃｍ
応力緩和層…ニトリルブタジエンゴム製，厚さ１５μｍ，体積抵抗率１０^１１Ω・ｃｍ
表面層 …ニトリルブタジエンゴム製，厚さ１５μｍ，体積抵抗率１０^１１Ω・ｃｍ

実施例１〜４及び比較例１〜６の各試料（中間転写ベルト）は，応力緩和層及び表面層の引張破断伸びが下記表２のように調整されており，弾性層の引張破断伸びが４００％に調整されている。弾性層，応力緩和層及び表面層の引張破断伸びの調整は，ゴム材料（ニトリルブタジエンゴム）に対する樹脂架橋剤（具体的にはフェノール樹脂）の充填量を調整することにより行った。また，各試料における表面摩擦係数をそろえるために，表面層には表面処理を施している。表面処理は，表面層を処理液に接触させる処理である。処理液は，次亜塩素酸ｔ−ブチルと酢酸エチルとターシャリーブチルアルコールを２：１０：８８の重量比率で混合したものである。室温下にて３０秒接触させた後，水で洗浄した。このような表面処理を行うことにより，表面層の柔軟性を損なうことなく，表面層の摩擦係数を低減させている。

このように製造した実施例１〜４及び比較例１〜６の各中間転写ベルトを，上記した表１に結果を示す実験と同様，画像形成装置であるコニカミノルタ製ｂｉｚｈｕｂＣ６５０に搭載し，各色の印字率が５％の画像を１００００枚プリントした後，シアン色のベタ画像を平滑紙とラフ紙（エンボス紙）にプリントした。その後，ラフ紙にプリントしたベタ画像について画像濃度（２次転写効率）を測定するとともに，平滑紙にプリントしたベタ画像について目視による画像ノイズの確認を行った。画像ノイズには，中間転写ベルトの表面にできたしわに起因するものと，クラックに起因するものとが含まれる。画像濃度の測定に用いた透過濃度測定機は，マクベス製ＴＤ９０４である。評価結果は，上記表２に示す通りである。なお表２における「評価結果」の欄の「○」，「△」，「×」の意味は，上記表１に示す「○」，「△」，「×」の意味と同じである。

上記表２に示す実験結果から，良好な２次転写効率を確保しつつ画像ノイズの発生を防止するためには，表面層の引張破断伸びＳ１および応力緩和層の引張破断伸びＳ２の関係を，以下の範囲に保てばよいことがわかった（実施例１〜４）。
表面層の引張破断伸びＳ１ ：２００％以下（２００％≧Ｓ１）
応力緩和層の引張破断伸びＳ２：６００％以上（Ｓ２≧６００％）

特に，Ｓ２が上記範囲を外れると（比較例１〜４），クラックの拡大を抑制する効果が得られず，画像ノイズが発生することがわかった。発生した画像ノイズの程度は，Ｓ２の値が小さいほど大きい。応力緩和層の引張破断伸びが小さいほど，クラックが拡大してしまうからである。

また，Ｓ１が上記範囲を外れると（比較例５，６），トナーの離型性が十分に確保されず，２次転写効率が低下することがわかった。２次転写効率は，Ｓ１の値が大きいほど低下する。表面層の引張破断伸びが大きいほど，表面層が柔らかいということであり，トナーの離型性が悪くなるからである。なお，表面層の引張破断伸びが６００％である場合には（比較例６），中間転写ベルトの表面にしわができ，このしわに起因した画像ノイズも発生していた。

以上詳細に説明したように第２実施形態に係る画像形成装置における中間転写ベルト４０では，弾性層４２と，弾性層４２よりも軟らかい応力緩和層４４と，弾性層４２よりも硬い表面層４３とが，内側から最終媒体（用紙）と対面する面（表面４３ａ）のある外側へ向かってこの順に積層されている。表面層４３における引張破断伸びは２００％以下である。応力緩和層４４の引張破断伸びは６００％以上である。そのため，中間転写ベルト４０の回転駆動に伴って形成されたクラック５５（図３参照）の拡大（成長）を，第１実施形態と同様の原理により，応力緩和層４４によって止めることができる。従って本形態によれば，拡大したクラック５５が原因で最終媒体への印刷画像に画像ノイズが生じるのを防ぐことができる（表２参照）。なお第２実施形態では，各層（基層４１，弾性層４２，応力緩和層４４，及び表面層４３）の軟らかさの程度を引張破断伸びにより規定したが，各層の硬度が第１実施形態で示した硬度となることを妨げるものはない。

なお，上述した実施形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，上記形態では，中間転写ベルト４０として基層４１を備えるものを用いたが，基層４１を備えていないものを用いてもよい。すなわち，例えば図４に示す中間転写ベルト１４０のように，弾性層１４２と応力緩和層１４４と表面層１４３のみからなるものを用いてもよい。このような中間転写ベルト１４０とする場合には，弾性層１４２，応力緩和層１４４及び表面層１４３は，実施形態の弾性層４２，応力緩和層４４及び表面層４３と同様の構成とすればよい。

また実施形態では，２次転写ローラー１６を用いて２次転写を行ったが，図５に示すように２次転写ベルト８０を用いて２次転写を行う構成としてもよい。２次転写ベルト８０は，複数のローラー８１，８２，８３に架け渡されて，ローラー８１，８２，８３の回転駆動に伴って回転するものである。２次転写ベルト８０は，中間転写ベルト４０との間に２次転写領域となるニップ部８５を形成する。すなわちこの構成では，２次転写ベルト８０と中間転写ベルト４０で用紙（最終媒体）を挟み込んで２次転写を行う。このような構成とした場合，２次転写ベルト８０として，実施形態の中間転写ベルト４０と同様の構成のものを用いるのがよい。すなわち，図２に示すような弾性層４２，応力緩和層４４及び表面層４３を備えているものを用いるのがよい。２次転写ベルト８０においても，表面層に形成されたクラックが拡大（成長）すると最終媒体に画像ノイズが生じることがわかっている。これは，トナー像の転写に必要な十分なバイアスが２次転写ベルト８０にかからなくなるからである。しかし上記のように構成すれば，画像ノイズの発生を防ぐことができる。なお，この２次転写ベルト８０に対しても，上記した中間転写ベルト４０に関する種々の変更例を適用することができる。

１…画像形成装置
２…イメージングユニット（画像形成ユニット）
２１…感光体
４０…中間転写ベルト
４１…基層
４２…弾性層
４３…表面層
４３ａ…表面層の表面
４４…応力緩和層
８０…２次転写ベルト

Claims (6)

1. 電子写真方式の画像形成装置に用いられてトナー像の転写時に回転駆動される無端状の転写ベルトにおいて，
   少なくとも弾性層と，前記弾性層よりも軟らかい応力緩和層と，前記弾性層よりも硬い表面層とが，内側から最終媒体と対面する面のある外側へ向かってこの順に積層されており，
   前記弾性層におけるＪＩＳＫ６２５３デュロメータ・タイプＡ硬度（以下「硬度」という）は，４０度以上８０度未満であり，
   前記応力緩和層の硬度は，４０度未満であり，
   前記表面層の硬度は，８０度以上である
   ことを特徴とする転写ベルト。
2. 電子写真方式の画像形成装置に用いられてトナー像の転写時に回転駆動される無端状の転写ベルトにおいて，
   少なくとも弾性層と，前記弾性層よりも軟らかい応力緩和層と，前記弾性層よりも硬い表面層とが，内側から最終媒体と対面する面のある外側へ向かってこの順に積層されており，
   前記表面層の引張破断伸びは，２００％以下であり，
   前記応力緩和層の引張破断伸びは，６００％以上である
   ことを特徴とする転写ベルト。
3. 電子写真方式の画像形成装置に用いられてトナー像の転写時に回転駆動される無端状の転写ベルトにおいて，
   少なくとも弾性層と，前記弾性層よりも軟らかい応力緩和層と，前記弾性層よりも硬い表面層とが，内側から最終媒体と対面する面のある外側へ向かってこの順に積層されており，
   前記弾性層の内側に，前記表面層よりも硬い基層をさらに備えていることを特徴とする転写ベルト。
4. 電子写真方式の画像形成装置に用いられてトナー像の転写時に回転駆動される無端状の転写ベルトにおいて，
   少なくとも弾性層と，前記弾性層よりも軟らかい応力緩和層と，前記弾性層よりも硬い表面層とが，内側から最終媒体と対面する面のある外側へ向かってこの順に積層されており，
   前記弾性層は，ニトリルブタジエンゴムからなることを特徴とする転写ベルト。
5. 請求項１から請求項４までのいずれかに記載の転写ベルトと，
   前記転写ベルトを用いて最終媒体に転写されるトナー像を感光体上に形成する画像形成ユニットと，を備えることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置であって，
   前記転写ベルトは，前記画像形成ユニットにより感光体上に形成されたトナー像の１次転写を受けて最終媒体への２次転写を行う中間転写ベルト，又は，前記画像形成ユニットにより形成されて感光体から中間転写ベルトに転写されたトナー像を最終媒体へ転写する２次転写時に最終媒体を挟んで中間転写ベルトと対向する２次転写ベルトのいずれかであることを特徴とする画像形成装置。

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