JP4760935B2

JP4760935B2 - 中間転写ベルトおよび画像形成装置

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Publication number: JP4760935B2
Application number: JP2009059610A
Authority: JP
Inventors: 亮二河野
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2029-03-12
Also published as: JP2010211130A; US20100232843A1

Description

本発明は、複写機、ファクシミリおよびレーザプリンタ等の電子写真法による画像形成装置において、感光体表面に形成されたトナー像を紙等の記録材に転写する際の中間転写体に用いる中間転写ベルト、および該中間転写ベルトを備えた画像形成装置に関する。

近年、静電プロセスを用いている画像形成装置では、多種多様な紙への高画質な画像を求めるニーズから中間転写ベルトが広く用いられている。中間転写ベルトとしては、一般的にポリイミド等に代表される樹脂ベルトが、高画質品位、高寿命、高安定的な特性から広く用いられている。又、中間転写ベルトクリーニング装置としても、樹脂ベルトの表面性等を考慮して、クリーニング能力が高い，ブレード方式が広く用いられている。一方、最近では、更なる高画質化及びブレード方式によるクリーニング能力の安定化等から、トナーが小粒径化及びトナー形状の非球形化へと変化してきている。ところが、樹脂から成る中間転写ベルトでは、トナーのそのような変化に伴って転写の際に生じる、中抜け現象が問題となってきている。中抜け現象とは、画像が転写される際、画像に大きな圧力が加わることで、トナーが応力変形し、トナー同士の凝集力が増大し、画像の一部分が転写されずに像担持体上に残留してしまう現象で、特に文字やライン画像等で顕著に現れる。樹脂ベルトの場合、転写時の画像への圧力が大きいために特にこの中抜けは問題となっている。

そこで、この中抜けを解消するために、最近では、樹脂を用いた中間転写ベルトに代わって、表層に弾性層を用いた弾性中間転写ベルトが主流となってきている。弾性中間転写ベルトは、表層が弾性のために柔らかく、転写部でのトナーに作用する圧力が低減できることから、中抜けに効果があることが知られている。又、二次転写部において紙との密着性が良いことから、一般的な紙に対しての転写効率の向上のみならず、厚紙に対する転写性や、凹凸を有する紙への転写性にも効果があることが知られている。

しかしながら、弾性中間転写ベルトをクリーニングする場合、上記ブレード方式を用いると、表層が弾性のため、弾性中間転写ベルトに対するクリーニングブレードの接触負荷が大きくなり、クリーニングブレードのエッジ先端がベルト表層に喰い込んでしまい、クリーニングブレードのエッジ先端の挙動が不安定になってクリーニング不良を引き起こしたり、ベルトとクリーニングブレード間での摩擦力が増大することに伴う、クリーニングブレードのめくれ、びびり、鳴き等の問題や、弾性ベルト表層での傷や、トナーの融着等の発生等の様々な弊害が起こったりして、画質を乱してしまう恐れがあった。

そこで、上記の弊害を避けるために、中間転写ベルトの弾性層表面にウレタン樹脂等を含む有機層を形成する技術が開示されている（特許文献１）。しかしながら、そのような中間転写ベルトを用いた場合には、２０万枚を超える耐久時において、有機層が摩耗するため、ベルト表面のフィルミングを十分に抑制できなかった。

特開２００３−１３１４９２号公報

本発明は、耐久時においてもフィルミングの発生を十分に抑制する中間転写ベルトおよび画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、弾性層および該弾性層の上に形成される最表面層を有し、該最表面層が表面粗さＲｚ２〜２０μｍの無機化合物層であることを特徴とする中間転写ベルト、および該中間転写ベルトを備えた画像形成装置に関する。

本発明によれば、耐久時においてもフィルミングの発生を十分に抑制できる。

（Ａ）は本発明に係る中間転写ベルトの一例の概略断面図であり、（Ｂ）は本発明に係る中間転写ベルトの別の一例の概略断面図である。本発明に係る中間転写ベルトの一例における表面近傍の概略拡大図であって、クラックを防止するメカニズムを説明するための図である。表面粗さが小さすぎる中間転写ベルトにおける表面近傍の概略拡大図であって、クラックが発生するメカニズムを説明するための図である。（Ａ）は表面粗さが小さすぎる中間転写ベルトにおける表面近傍の概略拡大図であって、フィルミングが発生するメカニズムを説明するための図であり、（Ｂ）は表面粗さが大きすぎる中間転写ベルトにおける表面近傍の概略拡大図であって、フィルミングが発生するメカニズムを説明するための図である。最表面層を製造する第１の製造装置の一例の概略構成図である。最表面層を製造する第１の製造装置の別の一例の概略構成図である。プラズマにより最表面層を製造する第１のプラズマ成膜装置の概略構成図であって、図５の主として破線部を抜き出したものである。（ａ）および（ｂ）はともに、ロール電極の一例を示す概略図である。本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。

本発明に係る中間転写ベルトは弾性層および該弾性層の上に形成される最表面層を有するものであり、さらに他の層、例えばいわゆる基材層を有しても良い。本発明に係る中間転写ベルト１は具体的には、例えば図１（Ａ）に示すように、基材層２上に弾性層３および最表面層４を順次、有してなる構成を有していても良いし、または図１（Ｂ）に示すように、基材層を有することなしに、弾性層３上に最表面層４を有してなる構成を有していても良い。

（最表面層）
本発明において最表面層４は表面粗さＲｚが２〜２０μｍ、好ましくは２〜１０μｍの無機化合物層である。これによって、図２に示すように、最表面層４の内部応力５が分散され、強度が向上するので、クラックの発生が抑制される。最表面層にクラックが発生したとしても、弾性層に至ることはないので、中間転写ベルト用クリーニング手段によってトナーや外添剤や紙粉は容易に除去される。しかも、最表面層４の最表面における凹部へのトナーや外添剤の堆積が有効に抑制される。これらの結果、ベルト表面へのトナーのフィルミングが抑制されるものと考えられる。Ｒｚを上記した好ましい範囲内の値とすることによって、フィルミングの発生をより一層、有効に抑制できる。最表面層のＲｚが小さすぎると、図３に示すように、内部応力６が集中し易く、しかも最表面層とその直下の弾性層との硬度の違いが大きすぎるために、弾性層に至るクラック７が発生する。そのようなクラック７が発生すると、図４（Ａ）に示すように当該クラック７を起点としてトナーや外添剤や紙粉が堆積し、中間転写ベルト用クリーニング手段による除去が困難になるため、フィルミングが発生する。フィルミングが発生すると、当該発生領域は表面抵抗値が上昇し、トナーの転写率が低下するので、画像濃度が低下する。最表面層のＲｚが大きすぎると、クラックが発生しても当該クラックは非常に小さいので、クラックによるフィルミングの発生まで至らないが、凹部が比較的大きいために、図４（Ｂ）に示すように、凹部の中腹にトナーや外添剤や紙粉が堆積し、中間転写ベルト用クリーニング手段による除去が困難になる。それらの結果としてフィルミングが発生する。図２は本発明に係る中間転写ベルトの一例における表面近傍の概略拡大図である。図３は表面粗さが小さすぎる中間転写ベルトにおける表面近傍の概略拡大図である。図４（Ａ）は表面粗さが小さすぎる中間転写ベルトにおける表面近傍の概略拡大図であって、フィルミングが発生するメカニズムを説明するための図であり、図４（Ｂ）は表面粗さが大きすぎる中間転写ベルトにおける表面近傍の概略拡大図である。図４（Ａ）および（Ｂ）において、Ｄはベルト進行方向を示す。

本明細書中、表面粗さＲｚはサーフコム４８０Ａ（東京精密社製）によって測定された任意の１０点の測定値の平均値を用いている。表面粗さＲｚは上記装置によって測定されなければならないというわけではなく、当該装置と同様の原理・原則に従って測定し得る装置であれば、いかなる装置を用いて測定されてもよい。

最表面層の表面粗さＲｚは、当該最表面層が形成される弾性層表面の表面粗さを調整することによって制御できる。例えば、弾性層の表面粗さを大きくすると、最表面層の表面粗さは大きくなる。弾性層の表面粗さを小さくすると、最表面層の表面粗さは小さくなる。本発明において最表面層は後述する厚みで形成されるため、その表面粗さは通常弾性層の表面粗さがそのまま反映される。

最表面層の厚みは本発明の目的が達成される限り特に制限されるものではなく、通常は０．０５〜１．０μｍであり、好ましくは０．０５〜０．５μｍである。

最表面層の硬度は、フィルミングの発生をより一層、抑制する）観点から、０．５〜２０ＧＰａ、特に１〜１５ＧＰａが好ましい。

本明細書中、最表面層の硬度はＮＡＮＯＩｎｄｅｎｔｅｒＸＰ／ＤＣＭ（ＭＴＳＳｙｓｔｅｍｓ社／ＭＴＳＮＡＮＯＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製）を用いてナノインデンテーション法によって測定された任意の１０点の測定値の平均値を用いている。

層の硬度は、当該層を構成する材料の種類に依存するものであるが、当該層の厚みを調整することによって制御できる。例えば、厚みを大きくすると、硬度は小さくなる。

最表面層を形成する無機化合物として、例えば、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム等の金属酸化物；窒化ケイ素等の金属窒化物が挙げられる。

最表面層は以下の方法によって形成可能である。図５は、最表面層を製造する第１の製造装置の説明図である。最表面層の製造装置４２（放電空間と薄膜堆積領域が略同一なダイレクト方式）は、最表面層が形成されるべきベルト前駆体１７５表面に最表面層４を形成するもので、エンドレス形態のベルト前駆体１７５を巻架して矢印方向に回転するロール電極２０と従動ローラ２０１、及び、ベルト前駆体１７５表面に最表面層４を形成する成膜装置である大気圧プラズマＣＶＤ装置４３より構成されている。ベルト前駆体１７５は、図１（Ａ）の構造を有する中間転写ベルトを製造する場合は、基材２上に弾性層３が形成されたエンドレスベルト状のものであり、図１（Ｂ）の構造を有する中間転写ベルトを製造する場合は、弾性層３からなるエンドレスベルト状のものである。

大気圧プラズマＣＶＤ装置４３は、ロール電極２０の外周に沿って配列された少なくとも１式の固定電極２１と、固定電極２１とロール電極２０との対向領域であって、且つ放電が行われる放電空間２３と、少なくとも原料ガスと放電ガスとの混合ガスＧを生成して放電空間２３に混合ガスＧを供給する混合ガス供給装置２４と、放電空間２３等に空気の流入することを軽減する放電容器２９と、固定電極２１に接続された第１の電源２５と、ロール電極２０に接続された第２の電源２６と、使用済みの排ガスＧ’を排気する排気部２８とを有している。

混合ガス供給装置２４は最表面層を形成する原料ガスと、窒素ガス或いはアルゴンガス等の希ガスを混合した混合ガスを放電空間２３に供給する。また、従動ローラ２０１は張力付与手段２０２により矢印方向に牽引され、ベルト前駆体１７５に所定の張力を掛けている。張力付与手段２０２はベルト前駆体１７５の掛け替え時等は張力の付与を解除し、容易にベルト前駆体１７５の掛け替え等を可能としている。第１の電源２５は周波数ω１の電圧を出力し、第２の電源２６は周波数ω２の電圧を出力し、これらの電圧により放電空間２３に周波数ω１とω２とが重畳された電界Ｖを発生する。そして、電界Ｖにより混合ガスＧをプラズマ化して混合ガスＧに含まれる原料ガスに応じた膜（最表面層４）がベルト前駆体１７５の表面に堆積される。なお、複数の固定電極の内、ロール電極の回転方向下流側に位置する複数の固定電極と混合ガス供給装置で最表面層４を積み重ねるように堆積し、最表面層４の厚さを調整するようにしても良い。また、複数の固定電極の内、ロール電極の回転方向最下流側に位置する固定電極と混合ガス供給装置で最表面層４を堆積し、より上流に位置する他の固定電極と混合ガス供給装置で、例えば最表面層４とベルト前駆体１７５との接着性を向上させる接着層等、他の層を形成しても良い。また、最表面層４とベルト前駆体１７５との接着性を向上させるために、最表面層４を形成する固定電極と混合ガス供給装置の上流に、アルゴンや酸素などのガスを供給するガス供給装置と固定電極を設けてプラズマ処理を行い、ベルト前駆体１７５の表面を活性化させるようにしても良い。以上説明したように、エンドレス形態のベルト前駆体を１対のローラに張架し、１対のローラの内一方を１対の電極の一方の電極とし、一方の電極としたローラの外周面の外側に沿って他方の電極である少なくとも１の固定電極を設け、これら１対の電極間に大気圧または大気圧近傍下で電界を発生させプラズマ放電を行わせ、ベルト前駆体表面に薄膜を堆積・形成する構成を取ることにより、耐久性が高い中間転写ベルトを製造することを可能としている。

図６は、最表面層を製造する第２の製造装置の説明図である。最表面層の第２の製造装置４２ｂは複数のベルト前駆体上に同時に最表面層を形成するもので、主としてベルト前駆体表面に最表面層を形成する複数の成膜装置４２ｂ１及び４２ｂ２より構成されている。第２の製造装置４２ｂ（ダイレクト方式の変形で、対向したロール電極間で放電と薄膜堆積を行う方式）は、第１の成膜装置４２ｂ１と所定の間隙を隔てて略鏡像関係に配置された第２の成膜装置４２ｂ２と、第１の成膜装置４２ｂ１と第２の成膜装置４２ｂ２との間に配置された少なくとも原料ガスと放電ガスとの混合ガスＧを生成して放電空間２３ｂに混合ガスＧを供給する混合ガス供給装置２４ｂとを有している。第１の成膜装置４２ｂ１はエンドレス形態のベルト前駆体１７５を巻架して矢印方向に回転するロール電極２０ａと従動ローラ２０１と矢印方向に従動ローラ２０１を牽引する張力付与手段２０２とロール電極２０ａに接続された第１の電源２５とを有し、第２の成膜装置４２ｂ２はエンドレス形態のベルト前駆体１７５を巻架して矢印方向に回転するロール電極２０ｂと従動ローラ２０１と矢印方向に従動ローラ２０１を牽引する張力付与手段２０２とロール電極２０ｂに接続された第２の電源２６とを有している。また、第２の製造装置４２ｂはロール電極２０ａとロール電極２０ｂとの対向領域に放電が行われる放電空間２３ｂを有している。

混合ガス供給装置２４ｂは最表面層を形成する原料ガスと、窒素ガス或いはアルゴンガス等の希ガスを混合した混合ガスを放電空間２３ｂに供給する。第１の電源２５は周波数ω１の電圧を出力し、第２の電源２６は周波数ω２の電圧を出力し、これらの電圧により放電空間２３ｂに周波数ω１とω２とが重畳された電界Ｖを発生する。そして、電界Ｖにより混合ガスＧをプラズマ化（励起）し、プラズマ化（励起）した混合ガスを第１の成膜装置４２ｂ１のベルト前駆体１７５及び第２の成膜装置４２ｂ２のベルト前駆体１７５の表面に晒し、プラズマ化（励起）した混合ガスに含まれる原料ガスに応じた膜（最表面層）が第１の成膜装置４２ｂ１のベルト前駆体１７５及び第２の成膜装置４２ｂ２のベルト前駆体１７５の表面に同時に堆積・形成される。ここで、対向するロール電極２０ａとロール電極２０ｂとは所定の間隙を隔てて配置されている。更に他の形態として、ロール電極２０ａとロール電極２０ｂの内、一方のロール電極をアースに接続して、他方のロール電極に電源を接続しても良い。この場合の電源は第２の電源を使用することが緻密な薄膜形成を行え好ましく、特に放電ガスにアルゴン等の希ガスを用いる場合に好ましい。

以下にベルト前駆体１７５上に最表面層４を形成する大気圧プラズマＣＶＤ装置の形態について詳細に説明する。なお、下記の図７は図５の主として破線部を抜き出したものである。図７は、プラズマにより最表面層を製造する第１のプラズマ成膜装置の説明図である。図７を参照して、最表面層４の形成に好適に用いられる大気圧プラズマＣＶＤ装置の１例を説明する。

大気圧プラズマＣＶＤ装置４３は、ベルト前駆体を着脱可能に巻架して回転駆動させる少なくとも１対のローラと、プラズマ放電を行う少なくとも１対の電極とを有し、前記１対の電極の内、一方の電極は前記１対のローラの内の一方のローラで、他方の電極は前記一方のローラに前記ベルト前駆体を介して対向する固定電極であり、前記一方のローラと前記固定電極との対向領域において発生するプラズマに、前記ベルト前駆体が晒されて前記最表面層を堆積・形成させる最表面層の製造装置であり、例えば放電ガスとして窒素を用いる場合に一方の電源により高電圧を掛け他方の電源により高周波を掛けることにより安定して放電を開始し且つ放電を継続するため好適に用いられる。大気圧プラズマＣＶＤ装置４３は前述したように混合ガス供給装置２４、固定電極２１、第１の電源２５、第１のフィルタ２５ａ、ロール電極２０、ロール電極を矢印方向に駆動回転させる駆動手段２０ａ、第２の電源２６、第２のフィルタ２６ａとを有しており、放電空間２３でプラズマ放電を行わせて原料ガスと放電ガスを混合した混合ガスＧを励起させ、励起した混合ガスＧ１をベルト前駆体表面１７５ａに晒し、その表面に最表面層４を堆積・形成するものである。そして、固定電極２１に第１の電源２５から周波数ω_１の第１の高周波電圧が印加され、ロール電極２０に第２の電源２６から周波数ω_２の高周波電圧が印加されるようになっており、それにより、固定電極２１とロール電極２０との間に電界強度Ｖ１で周波数ω_１と電界強度Ｖ_２で周波数ω_２とが重畳された電界が発生し、固定電極２１に電流Ｉ１が流れ、ロール電極２０に電流Ｉ_２が流れ、電極間にプラズマが発生する。ここで、周波数ω_１と周波数ω_２の関係、及び、電界強度Ｖ_１と電界強度Ｖ_２および放電ガスの放電を開始する電界強強度ＩＶとの関係が、ω_１＜ω_２で、Ｖ_１≧ＩＶ＞Ｖ_２、または、Ｖ_１＞ＩＶ≧Ｖ_２を満たし、前記第２の高周波電界の出力密度が１Ｗ／ｃｍ^２以上となっている。窒素ガスの放電を開始する電界強強度ＩＶは３．７ｋＶ／ｍｍの為、少なくとも第１の電源２５から印加する電界強度Ｖ_１は３．７ｋＶ／ｍｍ、またはそれ以上とし、第２の高周波電源６０から印可する電界強度Ｖ_２は３．７ｋＶ／ｍｍ、またはそれ未満とすることが好ましい。また、第１の大気圧プラズマＣＶＤ装置４３に利用可能な第１の電源２５（高周波電源）としては、
印加電源記号メーカー周波数製品名
Ａ１神鋼電機３ｋＨｚＳＰＧ３−４５００
Ａ２神鋼電機５ｋＨｚＳＰＧ５−４５００
Ａ３春日電機１５ｋＨｚＡＧＩ−０２３
Ａ４神鋼電機５０ｋＨｚＳＰＧ５０−４５００
Ａ５ハイデン研究所１００ｋＨｚ＊ＰＨＦ−６ｋ
Ａ６パール工業２００ｋＨｚＣＦ−２０００−２００ｋ
Ａ７パール工業４００ｋＨｚＣＦ−２０００−４００ｋ
Ａ８ＳＥＲＥＮＩＰＳ１００〜４６０ｋＨｚＬ３００１
等の市販のものを挙げることが出来、何れも使用することが出来る。

また、第２の電源２６（高周波電源）としては、
印加電源記号メーカー周波数製品名
Ｂ１パール工業８００ｋＨｚＣＦ−２０００−８００ｋ
Ｂ２パール工業２ＭＨｚＣＦ−２０００−２Ｍ
Ｂ３パール工業１３．５６ＭＨｚＣＦ−５０００−１３Ｍ
Ｂ４パール工業２７ＭＨｚＣＦ−２０００−２７Ｍ
Ｂ５パール工業１５０ＭＨｚＣＦ−２０００−１５０Ｍ
Ｂ６パール工業２０〜９９．９ＭＨｚＲＰ−２０００−２０／１００Ｍ等の市販のものを挙げることが出来、何れも使用することが出来る。なお、上記電源のうち、＊印はハイデン研究所インパルス高周波電源（連続モードで１００ｋＨｚ）である。それ以外は連続サイン波のみ印加可能な高周波電源である。本発明において、第１及び第２の電源から対向する電極間に供給する電力は、固定電極２１に１Ｗ／ｃｍ^２以上の電力（出力密度）を供給し、放電ガスを励起してプラズマを発生させ、薄膜を形成する。固定電極２１に供給する電力の上限値としては、好ましくは５０Ｗ／ｃｍ^２、より好ましくは２０Ｗ／ｃｍ^２である。下限値は、好ましくは１．２Ｗ／ｃｍ^２である。なお、放電面積（ｃｍ^２）は、電極において放電が起こる範囲の面積のことを指す。また、ロール電極２０にも、１Ｗ／ｃｍ^２以上の電力（出力密度）を供給することにより、高周波電界の均一性を維持したまま、出力密度を向上させることが出来る。これにより、更なる均一高密度プラズマを生成出来、更なる製膜速度の向上と膜質の向上が両立出来る。好ましくは５Ｗ／ｃｍ^２以上である。ロール電極２０に供給する電力の上限値は、好ましくは５０Ｗ／ｃｍ^２である。ここで高周波電界の波形としては、特に限定されない。連続モードと呼ばれる連続サイン波状の連続発振モードと、パルスモードと呼ばれるＯＮ／ＯＦＦを断続的に行う断続発振モード等があり、そのどちらを採用してもよいが、少なくともロール電極２０に供給する高周波は連続サイン波の方がより緻密で良質な膜が得られるので好ましい。また、固定電極２１と第１の電源２５との間には、第１フィルタ２５ａが設置されており、第１の電源２５から固定電極２１への電流を通過しやすくし、第２の電源２６からの電流をアースして、第２の電源２６から第１の電源２５への電流が通過しにくくなるようになっており、ロール電極２０と第２の電源２６との間には、第２フィルター２６ａが設置されており、第２の電源２６からロール電極２０への電流を通過しやすくし、第１の電源２１からの電流をアースして、第１の電源２５から第２の電源２６への電流を通過しにくくするようになっている。電極には前述したような強い電界を印加して、均一で安定な放電状態を保つことが出来る電極を採用することが好ましく、固定電極２１とロール電極２０には強い電界による放電に耐えるため少なくとも一方の電極表面には下記の誘電体が被覆されている。以上の説明において、電極と電源の関係は、固定電極２１に第２の電源２６を接続して、ロール電極２０に第１の電源２５を接続しても良い。

図８は、ロール電極の一例を示す概略図である。ロール電極２０の構成について説明すると、図８（ａ）において、ロール電極２０は、金属等の導電性母材２００ａ（以下、「電極母材」ともいう。）に対しセラミックスを溶射後、無機材料を用いて封孔処理したセラミック被覆処理誘電体２００ｂ（以下、単に「誘電体」ともいう。）を被覆した組み合わせで構成されている。また、溶射に用いるセラミックス材としては、アルミナ・窒化ケイ素等が好ましく用いられるが、この中でもアルミナが加工し易いので、更に好ましく用いられる。また、図８（ｂ）に示すように、金属等の導電性母材２００Ａにライニングにより無機材料を設けたライニング処理誘電体２００Ｂを被覆した組み合わせでロール電極２０’を構成してもよい。ライニング材としては、ケイ酸塩系ガラス、ホウ酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラス、ゲルマン酸塩系ガラス、亜テルル酸塩ガラス、アルミン酸塩ガラス、バナジン酸塩ガラス等が好ましく用いられるが、この中でもホウ酸塩系ガラスが加工し易いので、更に好ましく用いられる。金属等の導電性母材２００ａ、２００Ａとしては、銀、白金、ステンレス、アルミニウム、チタニウム、鉄等の金属等が挙げられるが、加工の観点からステンレスが好ましい。尚、本実施の形態においては、ロール電極の母材２００ａ、２００Ａは、冷却水による冷却手段を有するステンレス製ジャケットロール母材を使用している（不図示）。

ベルト前駆体１７５上に最表面層４を堆積・形成する成膜工程の例を、図５、図７を参照して詳しく説明する。図５及び図７において、ロール電極２０及び従動ローラ２０１にベルト前駆体１７５を張架後、張力付与手段２０２の作動によりベルト前駆体１７５に所定の張力を掛け、次いでロール電極２０を所定の回転数で回転駆動する。混合ガス供給装置２４から混合ガスＧを生成し、放電空間２３に放出する。第１の電源２５から周波数ω１の電圧を出力して固定電極２１に印加し、第２の電源２６から周波数ω２の電圧を出力してロール電極２０に印加し、これらの電圧により放電空間２３に周波数ω１とω２とが重畳された電界Ｖを発生させる。電界Ｖにより放電空間２３に放出された混合ガスＧを励起しプラズマ状態にする。そして、ベルト前駆体表面にプラズマ状態の混合ガスＧを晒し混合ガスＧ中の原料ガスにより最表面層４をベルト前駆体１７５上に形成する。この様にして形成される最表面層は、複数設け、複数層からなる最表面層としても良いが、当該複数層の内、最低１層は、ＸＰＳ測定による炭素原子の含有量測定で、炭素原子０．１〜２０質量％含むことが好ましい。例えば、上記の大気圧プラズマＣＶＤ装置４３においては、一対の電極間（ロール電極２０と固定電極２１）で混合ガス（放電ガス）をプラズマ励起させ、このプラズマ中に存在する炭素原子を有する原料ガスをラジカル化してベルト前駆体１７５の表面に晒すものである。そして、このベルト前駆体１７５の表面に晒された炭素含有分子や炭素含有ラジカルが、最表面層の中に含有される。放電ガスとは上記のような条件においてプラズマ励起される気体をいい、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン等及びそれらの混合物などがあげられる。

最表面層を形成するための原料ガスとしては、常温で気体または液体の有機金属化合物、特にアルキル金属化合物や金属アルコキシド化合物、有機金属錯体化合物が用いられる。これら原料における相状態は常温常圧において必ずしも気相である必要はなく、混合ガス供給装置２４で加熱或は減圧等により溶融、蒸発、昇華等を経て気化し得るものであれば、液相でも固相でも使用可能である。

原料ガスとしては、放電空間でプラズマ状態となり、薄膜を形成する成分を含有するものであり、有機金属化合物、有機化合物、無機化合物等が使用される。
例えば、酸化ケイ素層を形成する場合には、ケイ素化合物が使用される。ケイ素化合物の具体例として、例えば、シラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、テトラｎ−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラｎ−ブトキシシラン、テトラｔ−ブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、（３、３、３−トリフルオロプロピル）トリメトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、ビス（ジメチルアミノ）ジメチルシラン、ビス（ジメチルアミノ）メチルビニルシラン、ビス（エチルアミノ）ジメチルシラン、Ｎ、Ｏ−ビス（トリメチルシリル）アセトアミド、ビス（トリメチルシリル）カルボジイミド、ジエチルアミノトリメチルシラン、ジメチルアミノジメチルシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン、ヘプタメチルジシラザン、ノナメチルトリシラザン、オクタメチルシクロテトラシラザン、テトラキスジメチルアミノシラン、テトライソシアナートシラン、テトラメチルジシラザン、トリス（ジメチルアミノ）シラン、トリエトキシフルオロシラン、アリルジメチルシラン、アリルトリメチルシラン、ベンジルトリメチルシラン、ビス（トリメチルシリル）アセチレン、１、４−ビストリメチルシリル−１、３−ブタジイン、ジ−ｔ−ブチルシラン、１、３−ジシラブタン、ビス（トリメチルシリル）メタン、シクロペンタジエニルトリメチルシラン、フェニルジメチルシラン、フェニルトリメチルシラン、プロパルギルトリメチルシラン、テトラメチルシラン、トリメチルシリルアセチレン、１−（トリメチルシリル）−１−プロピン、トリス（トリメチルシリル）メタン、トリス（トリメチルシリル）シラン、ビニルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、テトラメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルシクロテトラシロキサン、Ｍシリケート５１などが挙げられるがこれらに限定されない。

また例えば、酸化チタン層を形成する場合には、チタン化合物が使用される。チタン化合物の具体例としては、例えば、テトラジメチルアミノチタンなどの有機金属化合物、モノチタン、ジチタンなどの金属水素化合物、二塩化チタン、三塩化チタン、四塩化チタンなどの金属ハロゲン化合物、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラブトキシチタンなどの金属アルコキシドなどが挙げられるがこれらに限定されない。

また例えば、酸化アルミニウム層を形成する場合には、アルミニウム化合物が使用される。アルミニウム化合物の具体例としては、例えば、アルミニウムｎ−ブトキシド、アルミニウムｓ−ブトキシド、アルミニウムｔ−ブトキシド、アルミニウムジイソプロポキシドエチルアセトアセテート、アルミニウムエトキシド、アルミニウムヘキサフルオロペンタンジオネート、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムIII２、４−ペンタンジオネート、ジメチルアルミニウムクロライドなどが挙げられるがこれらに限定されない。

また例えば、酸化亜鉛層を形成する場合には、亜鉛化合物が使用される。亜鉛化合物の具体例としては、例えば、ジンクビス（ビス（トリメチルシリル）アミド）、ジンク２、４−ペンタンジオネート、ジンク２、２、６、６−テトラメチル−３、５−ヘプタンジオネートなどが挙げられるがこれらに限定されない。

また例えば、酸化ジルコニウム層を形成する場合には、ジルコニウム化合物が使用される。ジルコニウム化合物の具体例としては、例えば、ジルコニウムｔ−ブトキシド、ジルコニウムジイソプロポキシドビス（２、２、６、６−テトラメチル−３、５−ヘプタンジオネート、ジルコニウムエトキシ、ジルコニウムヘキサフルオロペンタンジオネート）、ジルコニウムイソプロポキシド、ジルコニウム２−メチル−２−ブトキシド、ジルコニウムトリフルオロペンタンジオネートなどが挙げられるがこれらに限定されない。

これらの原料は、単独で用いても良いが、２種以上の成分を混合して使用するようにしても良い。また、前記のように最表面層の硬度は、成膜速度や添加ガス量比などによって調整することができる。

（弾性層／基材層）
弾性層３は、弾性を有する有機化合物層である。弾性層を構成する弾性材料（弾性材ゴム、エラストマー）としては、例えば、ブチルゴム、フッ素系ゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレンターポリマー、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム、シンジオタクチック１、２−ポリブタジエン、エピクロロヒドリン系ゴム、リコーンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ポリノルボルネンゴム、水素化ニトリルゴム、熱可塑性エラストマー（例えばポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリウレア、ポリエステル系、フッ素樹脂系）等からなる群より選ばれる１種類あるいは２種類以上を使用することができる。ただし、上記材料に限定されるものではないことは当然である。

弾性層３には、抵抗値調節用導電剤が添加されてもよい。この抵抗値調節用導電剤は特に制限はないが、例えば、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウムやニッケル等の金属粉末、酸化錫、酸化チタン、酸化アンチモン、酸化インジウム、チタン酸カリウム、酸化アンチモン−酸化錫複合酸化物（ＡＴＯ）、酸化インジウム−酸化錫複合酸化物（ＩＴＯ）等の導電性金属酸化物が挙げられる。導電性金属酸化物は、硫酸バリウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の絶縁性微粒子を被覆したものでもよい。上記導電剤に限定されるものではない。

弾性層３の表面粗さＲｚは前記した最表面層のＲｚと同様の範囲内である。

弾性層の厚みは本発明の目的が達成される限り特に制限されるものではなく、通常は５０〜１０００μｍであり、好ましくは５０〜５００μｍである。

弾性層の硬度は、フィルミングの発生をより一層、抑制する観点から、２０〜６０、特に２５〜４０が好ましい。
弾性層の硬度はＪＩＳ−Ａ硬度（アスカー硬度）であり、島津製作所社製硬度計によって測定された任意の１０点の測定値の平均値を用いている。

弾性層の体積抵抗率は１０^９〜１０^１３Ω・ｃｍ、特に１０^９〜１０^１０Ω・ｃｍが好ましい。
体積抵抗率はハイレスタ（三菱化学アナリテック社製）によって測定された任意の１０点の平均値を用いている。

基材層２は有機高分子化合物層である。基材層を構成する樹脂材料としては、ポリカーボネート、フッ素系樹脂（ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦ）、ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体及びスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、メタクリル酸メチル樹脂、メタクリル酸ブチル樹脂、アクリル酸エチル樹脂、アクリル酸ブチル樹脂、変性アクリル樹脂（シリコーン変性アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂変性アクリル樹脂、アクリル・ウレタン樹脂等）、塩化ビニル樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリ塩化ビニリデン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂及びポリビニルブチラール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、変性ポリフェニレンオキサイド樹脂、変性ポリカーボネート等からなる群より選ばれる１種類あるいは２種類以上を使用することができる。ただし、上記材料に限定されるものではない。

基材層２には抵抗値調節用導電剤が添加されてもよい。抵抗値調節用導電剤としては弾性層３に添加されてもよい抵抗値調節用導電剤と同様の物質が挙げられる。

基材層２の厚みは本発明の目的が達成される限り特に制限されるものではなく、通常は５０〜２００μｍであり、好ましくは８０〜１２０μｍである。

基材層２の硬度は、剛性を高め、耐久性を確保する観点から、０．１ＧＰａ〜２ＧＰａが好ましい。
基材層の硬度は、最表面層の硬度と同様の方法によって測定された値を用いている。

基材層の体積抵抗率は１０^９〜１０^１３、特に１０^１０〜１０^１１が好ましい。

弾性層３および基材層２の形成方法としては、例えば、回転する円筒形の型に材料を流し込み、ベルト形状の層を形成する遠心成型法、材料をスプレイ塗布またはディッピング塗布して層を形成する塗布法、内型と外型との間に材料を注入してベルト形状の層を形成する注型法等が挙げられる。弾性層の形成時においては所望により加熱により加硫および乾燥が行われる。基材層の形成時においては所望により加熱により乾燥がおこなわれる。

図１（Ａ）に示す構造の中間転写ベルトを製造する場合、弾性層３および基材層２の形成順序は特に制限されず、例えば、遠心成型法によって先に弾性層を形成した後で、遠心成型法または塗布法によって基材層を形成できる。このとき、円筒形の型における内周面の表面粗さが弾性層の表面にそのまま転写されるので、弾性層の表面粗さは当該内周面の表面粗さを調整することによって制御できる。
また例えば、遠心成型法によって先に基材層を形成した後で、遠心成型法または塗布法によって弾性層を形成できる。このとき、弾性層表面を研磨することによって弾性層の表面粗さを制御できる。
また例えば、注型法によって弾性層を形成した後で、塗布法によって基材層を形成できる。このとき、外型における内周面の表面粗さが弾性層の表面にそのまま転写されるので、弾性層の表面粗さは当該内周面の表面粗さを調整することによって制御できる。
また例えば、注型法によって基材層を形成した後で、塗布法によって弾性層を形成できる。このとき、弾性層表面を研磨することによって弾性層の表面粗さを制御できる。

図１（Ｂ）に示す構造の中間転写ベルトを製造する場合、弾性層３は、例えば、遠心成型法または注型法によって形成できる。このとき、遠心成形法で使用される円筒形の型の内周面または注型法で使用される外型の内周面における表面粗さを調整することによって、弾性層の表面粗さを制御できる。

（画像形成装置）
本発明に係る中間転写ベルトは、複写機、ファクシミリおよびレーザプリンタ等の電子写真法による画像形成装置において、感光体表面に形成されたトナー像を紙等の記録材に転写する際、トナー像を一旦、自己の表面に保持して搬送するものである。本発明の中間転写ベルトが用いられる画像形成装置の一例を図９に示す。

図９は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるタンデム方式の多色画像形成装置の概略構成図を示すものである。本実施形態において、本発明の中間転写ベルトは「１」で示され、無端形態を有している。中間転写ベルト１は、支持体として駆動ローラ１１０ａ、テンションローラ１１０ｂ、及びバックアップローラ１１０ｃに巻回されている。中間転写ベルト１の水平部に沿って、４つの画像形成部が直列状に配置されている。これらの画像形成部は、ほぼ同様の構成をしており、それぞれイエロー（Ｙ）色、マゼンタ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色、ブラック（Ｋ）色のトナー像を形成する点が異なる。

先ず、画像形成部について説明する。画像形成部は、回転可能に配置された像担持体であるドラム状の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）１０３を備えている。感光ドラム１０３の周囲には、一次帯電手段としての一次帯電器１０４、露光手段としての露光装置１０５、現像手段としての現像器１０６、一次転写手段としての転写装置１０７、及びクリーニング手段としてのクリーニング装置１０８等のプロセス機器が配置されている。他の画像形成部も同様の構成である。つまり、この画像形成部は、それぞれ感光ドラム１０３、一次帯電器１０４、露光装置１０５、現像器１０６、転写ローラ１０７、及び、クリーニング装置１０８を備えている。これら画像形成部は、それぞれがイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する点で異なる。各画像形成部に配置した現像器１０６の周囲には通常、現像槽（図示せず）が形成され、それぞれの現像槽にはイエロートナー（イエロー現像剤）、マゼンタトナー（マゼンタ現像剤）、シアントナー（シアン現像剤）またはブラックトナー（ブラック現像剤）が収容される。

次に、上記構成の画像形成装置の画像形成動作について説明する。感光ドラム１０３は、一次帯電器１０４によって一様に帯電され、露光装置（静電像形成手段）１０５から原稿のイエロー成分色による画像信号がポリゴンミラー等を介して感光ドラム１０３上に投射されて静電潜像が形成される。次いで、現像器１０６からイエロートナーが供給されて静電潜像がイエロートナー像として現像される。このイエロートナー像は、感光ドラムの回転に伴って、感光ドラム１０３と中間転写ベルト１とが当接する一次転写部に到来する。一次転写部には、本実施例では、一次転写手段として転写ローラ１０７が配置されており、一次転写バイアスが印加されている。従って、感光ドラム１０３上のイエロートナー像が中間転写ベルト１へ一次転写される。イエロートナー像を担持した中間転写ベルト１は、次の画像形成部に搬送される。このときまでに、画像形成部において、上記と同様の方法で感光ドラム上に形成されたマゼンタトナー像が、転写ローラが配置された一次転写部において、イエロートナー像上へ転写される。同様に、中間転写ベルトが矢印方向に沿って進行するにつれて、転写ローラが配置された各一次転写部において、シアントナー像、ブラックトナー像が前述のトナー像に重畳転写される。このときまでに、給紙カセットから、給紙ローラ及び、その他の搬送ローラにより送り出された記録材が二次転写部に達する。二次転写部には、バックアップローラ１１０ｃと対向して、中間転写ベルト１を挟持する態様で二次転写手段としての二次転写装置、本実施例では、二次転写ローラ１１０ｄ（二次転写手段）が配置されている。二次転写ローラ１１０ｄに転写バイアスが印加されており、これによって、上述の４色のトナー像は記録材Ｓ上に転写（二次転写）される。トナー像が転写された記録材は定着部１１１に搬送される。定着部では熱と圧力によってトナー像を記録材Ｓ上に固着させる。一次転写部にて転写しきれなかった感光ドラム１０３上の転写残トナーは、それぞれクリーニング装置１０８によってクリーニングされる。また、二次転写部によって転写しきれなかった中間転写ベルト１上の転写残トナーは、中間転写体クリーニング手段としての中間転写体クリーニング装置１０２にてクリーニングされ、つぎの画像形成に供される。

［実験例Ａ］
＜中間転写ベルトの製造方法＞
（実施例１Ａ）
まず、遠心成型法によってウレタンゴムからなる弾性層を形成した。詳しくは回転する円筒形の型に、トルエン１３重量部、ポリウレタンエラストマー１０重量部、カーボンブラック３重量部からなる混合材料を流し込み、加熱してベルト形状の弾性層を形成した。このとき、円筒形の型における内周面の表面粗さが弾性層の表面にそのまま転写され、弾性層は表１に示す表面粗さ、硬度および厚さを有していた。
次いで、遠心成型法によってポリイミドからなる基材層を形成した。詳しくは弾性層が形成された円筒形の型に、Ｎ−メチル−２−ピロリドン４５０重量部、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル３５重量部、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物５０重量部、カーボンブラック２０重量部からなる混合材料を流し込み、加熱して、弾性層の内側に基材層を形成した。基材層は硬度１ＧＰａおよび厚さ１００μｍを有していた。
最後に、大気圧プラズマＣＶＤ装置により、弾性層表面に無機化合物層を形成した。詳しくは、図５に示す第１の製造装置により、原料ガスとして、テトラエトキシシランを用いて、弾性層表面に酸化ケイ素層を形成した。酸化ケイ素層は表１に示す表面粗さ、硬度および厚さを有していた。

（実施例２Ａ〜１８Ａ／比較例１Ａ〜１１Ａ）
弾性層の厚さを変化させることで弾性層の硬度を所定の値に制御したこと、型の内周面の表面粗さを変化させることで弾性層の表面粗さを所定の値に制御したこと、無機化合物層の厚さを変化させることで無機化合物層の硬度を所定の値に制御したこと、弾性層の表面粗さを変化させることで無機化合物層の表面粗さを所定の値に制御したこと以外、実施例１Ａと同様の方法により、中間転写ベルトを製造した。

（フィルミング評価）
コニカミノルタ製bizhub650に、上記で製造された中間転写ベルトを搭載し、５０ｍｍ×５０ｍｍのベタ画像を有する評価チャートを連続的に５０万枚印字した。中間転写ベルトは周長が１０００ｍｍであり、移動速度Ｖは２５０ｍｍ／秒であった。連続印字後において中間転写ベルトの画像形成側表面についての視覚評価と、最後に印字された画像についての品質評価を行った。
○；ベルト上の視覚評価で画像部と非画像部に差異がなく、画像品質にも問題がなかった；
△；ベルト上の視覚評価では差異は確認されたが、画像品質上は問題がなかった（実用上問題なし）；
×；ベルト上の視覚評価でも、画像品質でも、画像部と非画像部に差が確認された。

［実験例Ｂ］
＜中間転写ベルトの製造方法＞
（実施例１Ｂ）
まず、遠心成型法によってウレタンゴムからなる弾性層を形成した。詳しくは回転する円筒形の型に、トルエン１３重量部、ポリウレタンエラストマー１０重量部、カーボンブラック３重量部からなる混合材料を流し込み、加熱してベルト形状の弾性層を形成した。このとき、円筒形の型における内周面の表面粗さが弾性層の表面にそのまま転写され、弾性層は表１に示す表面粗さ、硬度および厚さを有していた。
次いで、大気圧プラズマＣＶＤ装置により、弾性層表面に無機化合物層を形成した。詳しくは、図５に示す第１の製造装置により、原料ガスとして、テトラエトキシシランを用いて、弾性層表面に酸化ケイ素層を形成した。酸化ケイ素層は表１に示す表面粗さ、硬度および厚さを有していた。

（実施例２Ｂ〜１８Ｂ／比較例１Ｂ〜１１Ｂ）
弾性層の厚さを変化させることで弾性層の硬度を所定の値に制御したこと、型の内周面の表面粗さを変化させることで弾性層の表面粗さを所定の値に制御したこと、無機化合物層の厚さを変化させることで無機化合物層の硬度を所定の値に制御したこと、弾性層の表面粗さを変化させることで無機化合物層の表面粗さを所定の値に制御したこと以外、実施例１Ｂと同様の方法により、中間転写ベルトを製造した。

（フィルミング評価）
実験例Ａと同様の方法により、中間転写ベルトの評価を行った。

１：中間転写ベルト
２：基材層
３：弾性層
４：最表面層
５：内部応力
６：内部応力
７：クラック

Claims

弾性層および該弾性層の上に形成される最表面層を有し、該最表面層が表面粗さＲｚ２〜２０μｍの無機化合物層であることを特徴とする中間転写ベルト。
最表面層の表面粗さＲｚが２〜１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の中間転写ベルト。
請求項１または２に記載の中間転写ベルトを備えた画像形成装置。