JP6112365B2 - 中間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使用される中間転写ベルト、およびこれを備えた画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置（複写機やレーザービームプリンター等）において中間転写ベルトが使用されている。中間転写ベルトは、感光体ドラム等に担持されたトナー像を、紙などに転写するためのベルトである。中間転写ベルトについては、更なる高画質化を達成するための方策として、弾性層を設ける技術が挙げられる。

中間転写ベルトに弾性層が存在することで、厚紙（例えば、厚さ300μｍ程度の紙）の接触等により生じる応力が分散し、トナー像へのストレス軽減や転写材の凹凸形状への追随性向上により、転写効率を向上させることが可能である。中間転写ベルトに弾性を付与する方法として、一般的には、ゴム材（ＮＢＲ、ＣＲ、ＥＣＯ等）が用いられることが多い。

但し、ゴム材は表面の付着力が強く、また、耐摩耗性も低いため、これらに対して対策を講じる必要がある。この対策方法の一つとして、軟らかい弾性層上に、弾性層よりも硬い表面層を形成する技術が知られている。例えば、特許文献１や特許文献２には、ゴムよりも硬度の高い表面層を弾性層（ゴムの層）上に形成し、離型性の機能を付与させたものが提案されている。

特開平11-84890号公報 特開平8-160760号公報 特開2011-138031号公報

しかし、上述した技術によれば、表面層がまだ軟らか過ぎるため、中間転写ベルトを耐久使用すると接触部材の摺擦により表面層が削れてしまい、離型性の機能が失われる問題が生じた。この問題点を解決するため、表面層の硬度を高くする検討が行われた。その結果、表面層の削れは抑えられたが、弾性層が軟らかいために別の問題が生じた。すなわち、表面層の硬度を高くすると耐摩耗性は向上するが、図４に示すように、厚紙通紙時の厚紙エッジ部による表面層の変形（応力集中）に耐えられず、表面層に割れ（クラック）が発生してしまった。

中間転写ベルトを使用した画像形成装置の多くは、中間転写ベルトを張架・駆動するベルト駆動ローラが、２次転写対向ローラとして使用されている。そのため２次転写部においては、中間転写ベルトの表面に設けられた表面層が、中間転写ベルトの周方向に延ばされながら、厚紙エッジによる中間転写ベルトの厚み方向の変形を受ける。このことは、表面層のクラック抑制の観点から不利な方向へ働くことになる。

クラック発生を抑制するために、弾性層（ゴム材）の弾性率を上げて表面層の変形量を抑制しようとすると、弾性層を設けたことの利点である凹凸紙への追従性が悪化して転写性が損なわれ、高画質化が阻害され易くなる。本発明は上述した問題点に鑑み、転写性を満足させながら摩耗や割れを抑えることが容易となる中間転写ベルト、およびこれを備えた画像形成装置の提供を目的とする。

本発明に係る中間転写ベルトは、弾性層上に表面層が形成されており、電子写真方式の画像形成装置に使用される中間転写ベルトであって、前記弾性層に使用された材料の応力緩和時間τ［ｍｓ］、および前記表面層の硬度Ｈ［ＭＰａ］について、0.48＜τ＜0.75かつ50＜Ｈ＜6275τ³−13820τ²＋10140τ−2330である第１条件、又は、0.75≦τかつ50＜Ｈ＜150である第２条件を満たし、前記表面層に使用された材料が、多官能（メタ）アクリレート、ポリウレタンアクリレート、および低表面エネルギー基を有する重合成化合物を含有する活性エネルギー線硬化型組成物を硬化することによって得られる硬化樹脂中に、表面処理が施された金属酸化物微粒子を含有してなる構成とする。

また、上記構成としてより具体的には、前記応力緩和時間τおよび前記硬度Ｈについて、0.5≦τ＜0.75かつ60≦Ｈ≦5333τ ³ −12000τ ² ＋8987τ−2100である第３条件、又は、0.75≦τかつ60≦Ｈ≦140である第４条件を満たす構成としてもよい。

また、上記構成としてより具体的には、前記応力緩和時間τおよび前記硬度Ｈについて、0.6≦τ≦0.85かつ70≦Ｈ≦120である第５条件を満たす構成としてもよい。

また、上記構成としてより具体的には、前記弾性層に使用された材料は、熱架橋系のゴム材料が含有されてなる構成としてもよい。

また、上記構成としてより具体的には、前記低表面エネルギー基を有する重合成化合物は、フッ素変性された（メタ）アクリレートである構成としてもよい。

また、上記構成としてより具体的には、前記ポリウレタンアクリレートは、数平均分子量が10000以上のものであり、伸び率が250％以上であり、引張強度が200kgf/cm ² 以上である構成としてもよい。

また、本発明に係る画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、移動可能である上記構成の中間転写ベルトと、前記像担持体が担持するトナー像を前記中間転写ベルトの表面層に１次転写する１次転写部と、前記中間転写ベルトに転写されたトナー像を転写材に２次転写する２次転写部と、を備えた構成とする。

本発明に係る中間転写ベルトによれば、転写性を満足させながら摩耗や割れを抑えることが容易となる。また、本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る中間転写ベルトの利点を享受することが可能となる。

本実施形態に係る画像形成装置の概略的な構成図である。 中間転写ベルトの層に関する説明図である。 中間転写ベルトの特性と性能の関係についてのグラフである。 厚紙通紙時の表面層の変形（応力集中）に関する説明図である。

本発明の実施形態について、各図面を参照しながら以下に説明する。

１．画像形成装置の構成概略
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の概略的な構成図である。図１に示されるように、画像形成装置１は、画像読取部１１０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、および定着装置６０を備える。

画像形成部４０は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナーによる画像を形成する画像形成ユニット４１（４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ）を有する。これらについては、収容されるトナー以外はいずれも同じ構成を有するので、以後、色を表す記号を省略することがある。画像形成部４０は、さらに、中間転写ユニット４２および二次転写ユニット４３を有する。

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を有する。感光体ドラム４１３は、例えば、負帯電型の有機感光体である。感光体ドラム４１３の表面は、光導電性を有する。感光体ドラム４１３は、トナー画像（トナー像）を担持する像担持体に相当する。

帯電装置４１４は、例えば、コロナ帯電器である。帯電装置４１４は、帯電ローラや帯電ブラシ、帯電ブレードなどの接触帯電部材を感光体ドラム４１３に接触させて帯電させる接触帯電装置であってもよい。露光装置４１１は、例えば、半導体レーザーで構成される。現像装置４１２は、例えば、二成分現像方式の現像装置である。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、中間転写ベルト４２１を感光体ドラムに圧接させる一次転写ローラ４２２、バックアップローラ４２３Ａを含む複数の支持ローラ４２３、およびベルトクリーニング装置４２６を有する。中間転写ベルト４２１は無端状のベルトである。

中間転写ベルト４２１は、複数の支持ローラ４２３によりループ状に張架され、移動可能となっている。複数の支持ローラ４２３のうちの少なくとも一つの駆動ローラ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。

二次転写ユニット４３は、無端状の二次転写ベルト４３２、および二次転写ローラ４３１Ａを含む複数の支持ローラ４３１を有する。二次転写ベルト４３２は、二次転写ローラ４３１Ａおよび支持ローラ４３１によってループ状に張架される。

定着装置６０は、用紙Ｓ上のトナー画像を構成するトナーを加熱、融解する定着ローラ６２と、用紙Ｓを定着ローラ６２に向けて押圧する加圧ローラ６３と、を有する。

画像読取部１１０は、自動原稿給紙装置１１１および原稿画像走査装置１１２（スキャナー）を有する。用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、および搬送経路部５３を有する。給紙部５１を構成する３個の給紙トレイユニット（５１ａ〜５１ｃ）には、坪量や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）が予め設定された種類ごとに収容される。搬送経路部５３は、レジストローラ対５３ａなどの複数の搬送ローラ対を有する。

次に、画像形成装置１による画像形成の処理について説明する。原稿画像走査装置１１２は、コンタクトガラス上の原稿Ｄを光学的に走査して読み取る。原稿Ｄからの反射光がＣＣＤセンサ１１２ａにより読み取られ、入力画像データとなる。入力画像データは、画像処理部３０において所定の画像処理が施され、露光装置４１１に送られる。

感光体ドラム４１３は一定の周速度で回転する。帯電装置４１４は、感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置４１１は、各色成分の入力画像データに対応するレーザー光を感光体ドラム４１３に照射する。

このようにして感光体ドラム４１３の表面には、静電潜像が形成される。現像装置４１２は、感光体ドラム４１３の表面にトナーを付着させることにより静電潜像を可視化させる。こうして感光体ドラム４１３の表面に静電潜像に応じたトナー画像が形成され、感光体ドラム４１３によってこのトナー画像が担持される。

感光体ドラム４１３の表面のトナー画像は、中間転写ユニット４２によって中間転写ベルト４２１に転写される。転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーは、感光体ドラム４１３の表面に摺接するドラムクリーニングブレードを有するドラムクリーニング装置４１５によって除去される。

一次転写ローラ４２２によって中間転写ベルト４２１が感光体ドラム４１３に圧接することにより、中間転写ベルト４２１に各色のトナー画像が順次重なって転写される。一次転写ローラ４２２等は、感光体ドラム４１３が担持するトナー画像を中間転写ベルト４２１の表面層に１次転写する１次転写部に相当する。中間転写ベルト４２１の表面に残存する転写残トナーは、中間転写ベルト４２１の表面に摺接するベルトクリーニングブレードを有するベルトクリーニング装置４２６によって除去される。

二次転写ローラ４３１Ａは、中間転写ベルト４２１および二次転写ベルト４３２を介して、バックアップローラ４２３Ａに圧接される。これにより、転写ニップが形成される。用紙Ｓは、用紙搬送部５０によって転写ニップへ搬送され、この転写ニップを通過する。用紙Ｓの傾きの補正および搬送のタイミングの調整は、レジストローラ対５３ａが配設レジストローラ部により行われる。

転写ニップに用紙Ｓが搬送されると、二次転写ローラ４３１Ａへ転写バイアスが印加される。この転写バイアスの印加によって、中間転写ベルト４２１に担持されているトナー画像が用紙Ｓに転写される。トナー画像が転写された用紙Ｓは、二次転写ベルト４３２によって定着装置６０に向けて搬送される。二次転写ローラ４３１Ａ等は、中間転写ベルト４２１に転写されたトナー画像を用紙Ｓ（転写材）に２次転写する２次転写部に相当する。

定着装置６０は、搬送されてきた用紙Ｓをニップ部で加熱、加圧する。こうしてトナー画像が用紙Ｓに定着する。トナー画像が定着された用紙Ｓは、排紙ローラ５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

２．中間転写ベルトについて
上記の中間転写ベルト４２１は、図２に示すように、ベルト形態を保持する基層、トナーや紙に追従する弾性層、およびトナーを離型する表面層が、順に積層された構成となっている。ここで弾性層に使用された材料の応力緩和時間τ［ｍｓ］（以下、単に「応力緩和時間τ」と称する）を適正な範囲に制御すれば、耐久使用で表面層の磨耗が発生しなくなる位まで表面層の硬度Ｈ［ＭＰａ］（以下、単に「硬度Ｈ」と称する）を高めても、厚紙通紙時の弾性層の変形速度を遅くすることが出来る。そのため、表面層もゆっくり変形するようになり、表面層の歪みや割れを抑制することが可能と考えられる。

出願人はこの考えに基づいて後述する実験評価等を重ねた結果、応力緩和時間τおよび硬度Ｈについて所定の条件（詳しくは後述の説明により明らかとなる）が満たされると、転写性を満足させながら摩耗や割れの抑制が可能となることを発見した。これを踏まえて、中間転写ベルト４２１は、応力緩和時間τと硬度Ｈについて当該条件が満たされるように作製されている。

なお応力緩和時間τは、粘弾性体の応力緩和挙動の時間定数で、粘弾性物質の振動周波数特性を表す指標である。具体的には、応力緩和時間τは、（応力）緩和弾性率が初期弾性率の１／ｅになる時間であり、η／Ｇ（但し、ηは粘性係数、Ｇは弾性率）で表される。応力緩和時間τが大きい場合は、一般的にηが大きく、変形がゆっくり進むこととなる。また、硬度Ｈは、例えば、ナノインデンテーション法により測定される。この方法は、圧子の押し込み荷重と深さを連続的に測定し、押し込み深さと荷重の曲線から硬さやヤング率を算出する方法である。

３．実験評価について
以下、先述した実験評価について詳細に説明する。

［サンプルの作製］
実験評価用のサンプルとして、実施例１〜５および比較例１〜５の計１０通りの中間転写ベルトを作製した。これらの中間転写ベルトの作製方法について、以下に説明する。

＜実施例１の中間転写ベルト作製＞
まず、実施例１に係る中間転写ベルトの作製方法について説明する。
（ａ）無端ベルト状基材の作製について
「ユーワニス−Ｓ（固形分１８質量％）」（宇部興産株式会社製）に、乾燥した酸化処理カーボンブラック「ＳＰＥＣＩＡＬ ＢＬＡＣＫ４」（Ｄｅｇｕｓｓａ社製、ｐＨ３．０、揮発分：１４．０％）を、上記ワニス中の固形分１００質量部に対して２３質量部添加し、混合して、カーボンブラック入りポリアミド酸溶液を得た。なお「ユーワニス−Ｓ」は、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）とｐ−フェニレンジアミン（ＰＤＡ）とからなるポリアミド酸のＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）溶液である。

また、上記ワニスと上記カーボンブラックとの混合には、衝突型分散機「ＧｅａｎｕｓＰＹ」（株式会社ジーナス社製）を用いた。混合条件としては、圧力を２００ＭＰａ、混合物の通路の最小面積を１．４mm ² 、当該混合物を当該通路に通過させる回数を５回とした。

上記カーボンブラック入りポリアミド酸溶液を、円筒状金型の内周面にディスペンサーを介して０．５mmに塗布し、当該金型を１５００ｒｐｍで１５分間回転させて、上記溶液の均一な厚みを有する展開層を形成した。

次いで上記金型を２５０ｒｐｍで回転させながら、外側から当該金型へ６０℃の熱風を３０分間あてた後、当該金型を１５０℃で６０分間加熱した。その後、当該金型を３６０℃まで２℃／分の昇温速度で加熱させ、更に３６０℃で３０分加熱した。これにより、上記展開層から溶媒および脱水閉環に伴い発生した水を除去し、上記展開層におけるイミド転化反応を完結させた。その後、上記金型を室温に戻し、上記イミド転化反応によって形成されたポリイミド層を上記金型から剥離することにより、厚み０．１mmの無端ベルト状の基層を得た。

（ｂ）弾性層の作製について
３０質量部のファーネスブラック「旭＃５０」（旭カーボン株式会社製）と１００質量部のクロロプレンゴム「ＰＳ−４０Ａ」（電気化学工業株式会社製）とを混錬し、得られた混錬物を、固形分濃度が２０質量％となるよう、トルエンに溶解・分散させることにより、弾性層用の塗料Ｃｅ１を調製した。

上記基層を円筒状の回転自在な金型の外周面に被せ、当該金型をその中心軸を回転軸として回転させながら、上記基層の外周面上に、ノズルからスパイラルスパイラル塗布により塗料Ｃｅ１を塗布し、乾燥させ、架橋工程を経て、乾燥膜厚が２００μｍの弾性層を作製した。このように弾性層には、熱架橋系のゴム材料が含有している。弾性層の粘弾性率Ｒｖを、粘弾性測定機ベスメータ（株式会社ウェイブサイバー製）で測定したところ、粘弾性率Ｒｖは６５％であった。

（ｃ）表面層の作製について
下記Ａ〜Ｄの成分を以下に示す量で、固形分濃度が１０質量％となるよう、溶剤［プロプレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＭＡ）］中に溶解・分散させることにより、表面層用の塗料Ｃｓ１を調製した。
Ａ ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）・・・４０質量部
Ｂ ＵＶ−３５２０ＴＬ（日本合成化学株式会社製）・・・４５質量部
Ｃ メガファック（登録商標）ＲＳ−７２−Ｋ（ＤＩＣ株式会社製）・・・１０質量部
Ｄ 表面処理酸化錫粒子・・・２質量部

なお「ＵＶ−３５２０ＴＬ」はポリウレタンアクリレートであり、数平均分子量は１４０００、伸び率は３２０％、引張強度は４０８ｋｇｆ／cm ² である。使用されるポリウレタンアクリレートはこのように、数平均分子量が１００００以上のものであり、伸び率が２５０％以上であり、引張強度が２００ｋｇｆ／cm ² 以上であることが望まれる。

また、ＤＰＨＡは多官能（メタ）アクリレートであり、ＵＶ−３５２０ＴＬはポリウレタン（メタ）アクリレートである。また、メガファックＲＳ−７２−Ｋは低表面エネルギー基を有する重合性化合物（この場合は、フッ素変性された（メタ）アクリレート）であり、表面処理酸化錫粒子は表面処理剤Ｓ−５で表面処理された金属酸化物微粒子である。

塗料Ｃｓ１を、塗布装置を使用した浸漬塗布方法によって、弾性層の外周面上に、乾燥膜圧が２μｍとなるように塗膜を形成した。当該塗布装置では、塗料Ｃｓ１は弾性層１が浸漬される槽の内外を循環しており、塗料Ｃｓ１の当該槽への供給量を１Ｌ／ｍｉｎとした。

また、この塗膜に、活性エネルギー線としての紫外線を下記の照射条件で照射することにより、塗膜を硬化して表面層を形成した。以上のようにして、基層、弾性層、および表面層をこの順に重ねて成る無端ベルト状の中間転写ベルトを得ることができ、これを実施例１の中間転写ベルトとした。なお紫外線の照射は、光源を固定し、弾性層の外周面上に塗膜が形成された基材を回転させながら行った。
（紫外線の照射条件）
・光源の種類：高圧水銀ランプ「Ｈ０４−Ｌ４１」（アイグラフィックス株式会社製）
・照射口から塗膜の表面までの距離：１００mm
・照射光量：１Ｊ／cm ²
・塗膜の移動（回転）速度：６０mm／秒
・照射時間（塗膜を回転させている時間）：２４０秒間

＜実施例２の中間転写ベルト作製＞
次に、実施例２に係る中間転写ベルトの作製方法について説明する。実施例２に係る中間転写ベルトの作製方法は、表面層用の多官能（メタ）アクリレートＤＰＨＡの量を６０質量部とし、ポリウレタン（メタ）アクリレートＵＶ−３５２０ＴＬの量を３０質量部とし、表面層用の塗料中の表面処理酸化錫粒子の量を０質量部とした点で、実施例１とは異なっている。その他については、基本的に実施例１と同様にして作製した。

＜実施例３の中間転写ベルト作製＞
次に、実施例３に係る中間転写ベルトの作製方法について説明する。実施例３に係る中間転写ベルトの作製方法は、弾性層用の塗料に２０質量部の増粘剤（「アロンＡ−７１８５」（東亜合成株式会社製）、不揮発分１８質量％）を添加し、表面層用の多官能（メタ）アクリレートＤＰＨＡの量を６０質量部とし、ポリウレタン（メタ）アクリレートＵＶ−３５２０ＴＬの量を３０質量部とし、表面層用の塗料中の表面処理酸化錫粒子の量を０質量部とした点で、実施例１とは異なっている。その他については、基本的に実施例１と同様にして作製した。

＜実施例４の中間転写ベルト作製＞
次に、実施例４に係る中間転写ベルトの作製方法について説明する。実施例４に係る中間転写ベルトの作製方法は、弾性層用の塗料に１０質量部の増粘剤アロンＡ−７１８５を添加し、表面層用の多官能（メタ）アクリレートＤＰＨＡの量を６０質量部とし、ポリウレタン（メタ）アクリレートＵＶ−３５２０ＴＬの量を３０質量部とし、表面層用の塗料中の表面処理酸化錫粒子の量を２０質量部とした点で、実施例１とは異なっている。その他については、基本的に実施例１と同様にして作製した。

＜実施例５の中間転写ベルト作製＞
次に、実施例５に係る中間転写ベルトの作製方法について説明する。実施例５に係る中間転写ベルトの作製方法は、弾性層用の塗料に３０質量部の増粘剤アロンＡ−７１８５を添加し、表面層用の多官能（メタ）アクリレートＤＰＨＡの量を６０質量部とし、ポリウレタン（メタ）アクリレートＵＶ−３５２０ＴＬの量を３０質量部とし、表面層用の塗料中の表面処理酸化錫粒子の量を２０質量部とした点で、実施例１とは異なっている。その他については、基本的に実施例１と同様にして作製した。

＜比較例１の中間転写ベルト作製＞
次に、比較例１に係る中間転写ベルトの作製方法について説明する。比較例１に係る中間転写ベルトの作製方法は、表面層用の塗料中の表面処理酸化錫粒子の量を０質量部とした点で、実施例１とは異なっている。その他については、基本的に実施例１と同様にして作製した。

＜比較例２の中間転写ベルト作製＞
次に、比較例２に係る中間転写ベルトの作製方法について説明する。比較例２に係る中間転写ベルトの作製方法は、弾性層用のクロロプレンゴム「ＰＳ−４０Ａ」をクロロプレンゴム「Ｓ−４０Ａ」（電気化学工業株式会社製）とし、表面層用の塗料中の表面処理酸化錫粒子の量を３質量部としたで、実施例１とは異なっている。その他については、基本的に実施例１と同様にして作製した。

＜比較例３の中間転写ベルト作製＞
次に、比較例３に係る中間転写ベルトの作製方法について説明する。比較例３に係る中間転写ベルトの作製方法は、弾性層用のクロロプレンゴム「ＰＳ−４０Ａ」をクロロプレンゴム「Ｓ−４０Ａ」とし、弾性層用の塗料に１０質量部の増粘剤アロンＡ−７１８５を添加し、表面層用の多官能（メタ）アクリレートＤＰＨＡの量を６０質量部とし、ポリウレタン（メタ）アクリレートＵＶ−３５２０ＴＬの量を３０質量部とし、表面層用の塗料中の表面処理酸化錫粒子の量を１０質量部とした点で、実施例１とは異なっている。その他については、基本的に実施例１と同様にして作製した。

＜比較例４の中間転写ベルト作製＞
次に、比較例４に係る中間転写ベルトの作製方法について説明する。比較例４に係る中間転写ベルトの作製方法は、弾性層用の塗料に１０質量部の増粘剤アロンＡ−７１８５を添加し、表面層用の多官能（メタ）アクリレートＤＰＨＡの量を６０質量部とし、ポリウレタン（メタ）アクリレートＵＶ−３５２０ＴＬの量を３０質量部とし、表面層用の塗料中の表面処理酸化錫粒子の量を３０質量部とした点で、実施例１とは異なっている。その他については、基本的に実施例１と同様にして作製した。

＜比較例５の中間転写ベルト作製＞
次に、比較例５に係る中間転写ベルトの作製方法について説明する。比較例５に係る中間転写ベルトの作製方法は、弾性層用の塗料に３０質量部の増粘剤アロンＡ−７１８５を添加し、表面層用のポリウレタン（メタ）アクリレートＵＶ−３５２０ＴＬの量を０質量部とした点で、実施例１とは異なっている。その他については、基本的に実施例１と同様にして作製した。

［硬度Ｈの測定］
次に、先述した硬度Ｈの測定手法について説明する。上記の各サンプル（実施例１〜５、比較例１〜５）について、「Ｔｒｉｂｏｓｃｏｐｅ」（Ｈｙｓｉｔｒｏｎ社製）を用いて、以下の測定条件で硬度Ｈを測定した。より具体的には、プローブの負荷荷重を０．１μＮから３０μＮまで０．３μＮ刻みで変化させて、プローブの押し込み深さが２００μｍを超えるまで測定データを収集し、当該押し込む深さが５０μｍまでの荷重曲線から算出した。ランダムに１０点測定したときの各算出値の平均値を硬度Ｈとした。
（測定条件）
・測定試験片寸法：１０mm×１０mm
（ベルトサンプル切り出し、又は測定用サンプル別途作製）
・測定圧子：ダイヤモンドＢｅｒｋｏｖｉｃｈ圧子
・測定圧子の先端形状：正三角形
・測定環境：２３℃、５０〜６０％ＲＨ

［応力緩和時間τの測定］
次に、先述した応力緩和時間τの測定手法について説明する。上記の各サンプル（実施例１〜５、比較例１〜５）について、「Ｖｅｓｍｅｔｅｒ Ｅ−２００ＤＴ」（ウェイブサイバー社製）を用いて、以下の測定条件で応力緩和時間τを測定した。より具体的には、試験片をセットし、ランダムに１０点測定したときの表示された緩和時間測定値の平均値を応力緩和時間τとした。
（測定条件）
・測定試験片寸法：１０mm×１０mm以上
（ベルトサンプル切り出し、又は測定用サンプル別途作製）
・測定試験片厚み：１．５mm以上
（試験片が薄膜のとき、１．５mm以上となるよう複数枚重ねる）
・測定ヘッド：ヘッドＤ（ＪＩＳ硬度計Ｄタイプに準拠）
・測定環境：２３℃、５０〜６０％ＲＨ

［硬度Ｈおよび応力緩和時間τの測定結果］
上述した硬度Ｈおよび応力緩和時間τの測定手法を用いて、上記の各サンプル（実施例１〜５、比較例１〜５）について測定を行ったところ、以下に示す結果が得られた。
・実施例１：硬度Ｈ＝７０［ＭＰａ］、応力緩和時間τ＝０．６［ｍｓ］
・実施例２：硬度Ｈ＝１２０［ＭＰａ］、応力緩和時間τ＝０．６［ｍｓ］
・実施例３：硬度Ｈ＝１２０［ＭＰａ］、応力緩和時間τ＝０．８５［ｍｓ］
・実施例４：硬度Ｈ＝１４０［ＭＰａ］、応力緩和時間τ＝０．７５［ｍｓ］
・実施例５：硬度Ｈ＝１４０［ＭＰａ］、応力緩和時間τ＝１．０［ｍｓ］
・比較例１：硬度Ｈ＝５０［ＭＰａ］、応力緩和時間τ＝０．６［ｍｓ］
・比較例２：硬度Ｈ＝８０［ＭＰａ］、応力緩和時間τ＝０．５［ｍｓ］
・比較例３：硬度Ｈ＝１３０［ＭＰａ］、応力緩和時間τ＝０．５５［ｍｓ］
・比較例４：硬度Ｈ＝１５０［ＭＰａ］、応力緩和時間τ＝０．８［ｍｓ］
・比較例５：硬度Ｈ＝４４０［ＭＰａ］、応力緩和時間τ＝１．０［ｍｓ］

［評価方法］
次に、上記の各サンプル（実施例１〜５、比較例１〜５）に関する性能の評価方法について説明する。画像形成装置「Ｃ６０００」（コニカミノルタ社製）に、作製した各サンプルの中間転写ベルトを順次搭載して、（ａ）凹凸紙転写性、（ｂ）表面層摩耗（削れ）、および（ｃ）表面層割れ（クラック）の３項目について評価を実施した。各項目の評価条件等は以下の通りである。

（ａ）凹凸紙転写性
・評価用紙：凹凸紙「レザック６６（２６０ｇ）紙」（レザック社製／Ａ４サイズ）
・評価パターン：全面Ｂｌｕｅベタ画像
・評価手順：
I. ２次転写バイアス（電流）を変化させながら全面Ｂｌｕｅベタ画像を採取し、最も転写性の良い画像を評価用サンプルとする。
II.前記評価用サンプルの画像濃度を測定する。測定方法としては、スキャナーで画像を取り込み、フォトショップ（Ａｄｏｂｅ社製画像処理ソフト）を用いて画像処理により平均濃度を算出する方法を採用した。
・評価基準：◎（平均濃度８５％以下の面積率が３％以下）、○（平均濃度８５％以下の面積率が５％以下）、△（平均濃度８５％以下の面積率が７％以下）、および×（平均濃度８５％以下の面積率が７％超え）の４段階で評価を行う。

（ｂ）表面層摩耗（削れ）
・評価用紙：コニカミノルタＪペーパー（Ａ４サイズ）
・評価パターン：カラー／白比率２０％の文字パターン
・評価手順
I. 前記用紙および前記評価パターンにて、１０万枚の連続通紙を行う。
II.通紙評価後の中間転写ベルトの表面状態を、デジタルマイクロスコープを用いて観察する。なお当該スコープとして「ＢＳ−Ｄ８０００スリー」（ソニック社製）を使用し、観察倍率を３２００倍とする。
・評価基準：○（摩耗未発生）と×（摩耗発生）の２段階で評価を行う。

（ｃ）表面層割れ（クラック）
・評価用紙：カラーコピー３００［３００ｇ／ｍ ² ］（ｍｏｎｄｉ社製／Ａ４サイズ）
・評価パターン：全面白ベタ
・評価手順
(I) 前記用紙および前記評価パターンにて、１０万枚の連続通紙を行う。
(II) 通紙評価後の中間転写ベルトの表面状態（評価用紙エッジ部）を、デジタルマイクロスコープを用いて観察する。なお当該スコープとして「ＢＳ−Ｄ８０００スリー」（ソニック社製）を使用し、観察倍率を９６０倍とする。
・評価基準：○（割れ未発生）と×（割れ発生）の２段階で評価を行う。

［評価結果と考察］
上記の評価方法により、各サンプル（実施例１〜５、比較例１〜５）の性能を評価した結果を表１の表に示す。本図に示すように、実施例１〜５の場合には、削れ・割れ・凹凸紙転写性の何れの項目においても問題の無い結果（◎又は○）が得られた。その中でも実施例１〜３の場合には、凹凸紙転写性の観点から、特に好ましい結果（◎）が得られた。一方で比較例１〜５の場合には、削れ・割れ・凹凸紙転写性の少なくとも一つの項目において好ましくない結果（×）が得られた。

図３は、上記の評価結果に基づいて求められた、中間転写ベルトの特性（硬度Ｈおよび応力緩和時間τ）と性能（削れ・割れ・凹凸紙転写性の良否）との関係を表している。なお図３において、横軸は応力緩和時間τを示し、縦軸は硬度Ｈを示している。

図３に示すラインＬ１は、ＮＧ領域（表面層の割れや削れが生じる好ましくない領域）とそうでない領域との境界線に相当する。すなわちラインＬ１により囲まれる領域が、ＮＧ領域ではない領域を表している。当該領域は、0.48＜τを満たす領域のうち、0.48＜τ＜0.75のときに50＜Ｈ＜6275τ ³ −13820τ ² ＋10140τ−2330で表され、0.75≦τのときに50＜Ｈ＜150で表される領域である。

このことから中間転写ベルトは、応力緩和時間τおよび硬度Ｈについて、0.48＜τ＜0.75かつ50＜Ｈ＜6275τ ³ −13820τ ² ＋10140τ−2330である第１条件、又は、0.75≦τかつ50＜Ｈ＜150である第２条件を満たす場合に、そうでない場合に比べて割れや削れが抑えられる。

また、図３に示すラインＬ２は、ＯＫ領域（表面層の割れや削れが生じ難く、転写性が良好となる領域）とそうでない領域との境界線に相当する。すなわちラインＬ２により囲まれる領域が、ＯＫ領域を表している。当該領域は、0.5≦τを満たす領域のうち、0.5≦τ＜0.75のときに60≦Ｈ≦5333τ ³ −12000τ ² ＋8987τ−2100で表され、0.75≦τのときに60≦Ｈ≦140で表される領域である。

このことから中間転写ベルトは、応力緩和時間τおよび硬度Ｈについて、0.5≦τ＜0.75かつ60≦Ｈ≦5333τ ³ −12000τ ² ＋8987τ−2100である第３条件、又は、0.75≦τかつ60≦Ｈ≦140である第４条件を満たす場合に、より良好な性能が得られる。なお、第３条件又は第４条件が満たされる場合、第１条件又は第２条件が当然に満たされる。

また、図３に示すラインＬ３は、特に好ましい領域（表面層の割れや削れが生じ難く、転写性が非常に良好となる領域）とＯＫ領域との境界線に相当する。すなわちラインＬ３に囲まれた領域が、特に好ましい領域を表している。当該領域は、0.6≦τ≦0.85の範囲において70≦Ｈ≦120で表される。

このことから中間転写ベルトは、応力緩和時間τおよび硬度Ｈについて、0.6≦τ≦0.85かつ70≦Ｈ≦120である第５条件を満たす場合に、特に良好な性能が得られる。なお、第５条件が満たされる場合には、第３条件又は第４条件が当然に満たされる。

以上のことから、中間転写ベルトの応力緩和時間τおよび硬度Ｈについては、基本的に上記の第５条件を満たすように（例えば、第１実施例と同等となるように）調整されることが最も好ましい。これにより、接触部材の摺擦による表面の磨耗を抑えるようにする硬度Ｈの調整と、厚紙を通紙したときのクラック発生を抑えるようにする応力緩和時間τの調整とを、極めて良好に両立させることが可能である。

但し、例えば、何らかの事情によってこのような調整が出来ない場合には、上記の第３条件又は第４条件を満たすように調整されることが好ましい。また更にこのように調整することも出来ない場合には、上記の第１条件又は第２条件を満たすように調整されることが好ましい。

なお弾性層と表面層を有する従来の中間転写ベルトでは、応力緩和時間τおよび硬度Ｈについて、一般的に第１〜第５条件の何れも満たされない。一例として、「imagePRESS C7000VP」（キヤノン株式会社製）の弾性中間転写ベルトについて調査したところ、上記の比較例５に示す結果（第１〜第５条件の何れも満たされない）が得られた。このような状況に鑑みて、第１〜第５条件の何れかを満たすように形成された中間転写ベルトは、従来には無い優れた特徴を有していると言える。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の内容は当該実施形態に限定されることはない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において、様々な変形を加えて実施され得る。

本発明は、電子写真方式の画像形成装置などに利用可能である。

１ 画像形成装置
３０ 画像処理部
４０ 画像形成部
４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ 画像形成ユニット
４２ 中間転写ユニット
４３ 二次転写ユニット
５０ 用紙搬送部
５１ 給紙部
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ 給紙トレイユニット
５２ 排紙部
５２ａ 排紙ローラ
５３ 搬送経路部
５３ａ レジストローラ対
６０ 定着装置
６２ 定着ローラ
６３ 加圧ローラ
１１０ 画像読取部
１１１ 自動原稿給紙装置
１１２ 原稿画像走査装置
１１２ａ ＣＣＤセンサ
４１１Ｙ 露光装置
４１２Ｙ 現像装置
４１３Ｙ 感光体ドラム
４１４Ｙ 帯電装置
４１５Ｙ ドラムクリーニング装置
４２１ 中間転写ベルト
４２２ 一次転写ローラ
４２３、４３１ 支持ローラ
４２３Ａ バックアップローラ
４２６ ベルトクリーニング装置
４３１Ａ 二次転写ローラ
４３２ 二次転写ベルト
Ｄ 原稿
Ｓ 用紙

Claims (7)

1. 弾性層上に表面層が形成されており、電子写真方式の画像形成装置に使用される中間転写ベルトであって、
   前記弾性層に使用された材料の応力緩和時間τ［ｍｓ］、および前記表面層の硬度Ｈ［ＭＰａ］について、
   0.48＜τ＜0.75かつ50＜Ｈ＜6275τ³−13820τ²＋10140τ−2330である第１条件、又は、0.75≦τかつ50＜Ｈ＜150である第２条件を満たし、
   前記表面層に使用された材料が、多官能（メタ）アクリレート、ポリウレタンアクリレート、および低表面エネルギー基を有する重合成化合物を含有する活性エネルギー線硬化型組成物を硬化することによって得られる硬化樹脂中に、表面処理が施された金属酸化物微粒子を含有してなることを特徴とする中間転写ベルト。
2. 前記応力緩和時間τおよび前記硬度Ｈについて、
   0.5≦τ＜0.75かつ60≦Ｈ≦5333τ³−12000τ²＋8987τ−2100である第３条件、又は、0.75≦τかつ60≦Ｈ≦140である第４条件を満たす請求項１に記載の中間転写ベルト。
3. 前記応力緩和時間τおよび前記硬度Ｈについて、
   0.6≦τ≦0.85かつ70≦Ｈ≦120である第５条件を満たす請求項２に記載の中間転写ベルト。
4. 前記弾性層に使用された材料は、熱架橋系のゴム材料が含有されてなる請求項１から請求項３の何れかに記載の中間転写ベルト。
5. 前記低表面エネルギー基を有する重合成化合物は、フッ素変性された（メタ）アクリレートである請求項１から請求項４の何れかに記載の中間転写ベルト。
6. 前記ポリウレタンアクリレートは、数平均分子量が10000以上のものであり、伸び率が250％以上であり、引張強度が200kgf/cm²以上である請求項１から請求項５の何れかに記載の中間転写ベルト。
7. トナー像を担持する像担持体と、
   移動可能である請求項１から請求項６の何れかに記載の中間転写ベルトと、
   前記像担持体が担持するトナー像を前記中間転写ベルトの表面層に１次転写する１次転写部と、
   前記中間転写ベルトに転写されたトナー像を転写材に２次転写する２次転写部と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。