JP2005141100A

JP2005141100A - シームレスベルト

Info

Publication number: JP2005141100A
Application number: JP2003379149A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Minowa; 昌啓箕輪; Kazuhisa Ishikawa; 和久石川; Tetsuro Rogo; 哲朗老後; Shuji Kon; 修二今
Original assignee: Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: SWCC Corp
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2003-11-07
Publication date: 2005-06-02

Abstract

【課題】中間転写ベルトに適用した場合に、画像抜けや画像ズレが生じず、高品質の転写画像を安定して得ることができるシームレスベルトを提供する。
【解決手段】弾性率が2000MPa以上の基材１１上に、導電性フィラーを含有する室温硬化性の付加反応型液状シリコーンゴムまたは導電性フィラーを含有する紫外線硬化型液状シリコーンゴムからなり、体積固有抵抗が10⁸〜10¹¹Ω・cmであって、圧縮永久歪みが25％以下である弾性体層１２と、水との接触角が70°以上である表面層１３とを順に具備するシームレスベルトである。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラー複写機などの画像形成装置における中間転写ベルトや中間転写と記録材の搬送を兼用する転写搬送ベルトなどとして有用なシームレスベルトに関する。

近年、カラー複写機やカラープリンタなどのフルカラー画像形成装置においては、高画質化や高速化の要求に応えるため、従来のシングル方式（共通の感光体ドラムに4色のトナー像を逐次形成し転写する方式）から、4連タンデム方式（4色のトナー像を各色専用の感光体ドラムに同時に形成し転写する方式）に移行してきている。そして、なかでも、各色のトナー像を中間転写体に一次転写し、さらに中間転写体上のトナー像を紙などの記録材にニ次転写する方式を採用した画像形成装置が主流になりつつある。

このような中間転写体方式の画像形成装置に用いる中間転写ベルトとしては、カーボンブラックなどの導電性フィラーを分散させたポリイミド樹脂やポリアミド樹脂などの樹脂からなるシームレスベルト（例えば、特許文献１参照。）や、カーボンブラックなどの導電性フィラーを分散させたゴムやエラストマーなどの弾性材料からなる弾性体層上に、トナーに対し離型性を有する表面層を設けた2層構造のベルト（例えば、特許文献２参照。）などが知られている。

しかしながら、前者のポリイミド樹脂やポリアミド樹脂などをベースとしたシームレスベルトは、高弾性率で機械的強度が大きいという利点を有する反面、種々の記録材を通過させた場合に追従性に劣り、画像抜けが生ずやすいという問題がある。また、表面が硬いために、トナー保持性が悪く、4色トナーで構成されるフルカラー画像にズレが生じるという問題がある。

他方、後者の弾性体層上に表面層を設けた2層構造のベルトは、加熱硬化後室温に戻したときにベルト端部に反りが発生するという問題がある。この反りも画像抜けの原因となる。
特開昭６３−３１１２６３号公報特開２００１−３１２１５１号公報

本発明は上記従来技術の課題を解決するためになされたもので、画像抜けや画像ズレが生じず、高品質の転写画像を安定して得ることができるシームレスベルトを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本願の請求項１記載の発明は、基材上に、導電性フィラーを含有する室温硬化性の付加反応型液状シリコーンゴムからなる弾性体層を具備することを特徴とするシームレスベルトである。

請求項２記載の発明は、基材上に、導電性フィラーを含有する紫外線硬化型液状シリコーンゴムからなる弾性体層を具備することを特徴とするシームレスベルトである。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のシームレスベルトにおいて、前記基材の厚さが50〜100μｍであって、前記弾性体層の厚さが0.1〜0.5mmでることを特徴とするシームレスベルトである。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載のシームレスベルトにおいて、前記基材は、弾性率が2000MPa以上であることを特徴とするシームレスベルトである。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項記載のシームレスベルトにおいて、前記弾性体層は、体積固有抵抗が10⁸〜10¹¹Ω・cmであり、圧縮永久歪みが25％以下であることを特徴とするシームレスベルトである。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項記載のシームレスベルトにおいて、水との接触角が70°以上である表面層をさらに具備することを特徴とするシームレスベルトである。

請求項７記載の発明は、請求項６記載のシームレスベルトにおいて、前記表面層の厚さが10μｍ以下であることを特徴とするシームレスベルトである。

請求項８記載の発明は、請求項６または７記載のシームレスベルトにおいて、前記基材、前記弾性体層および前記表面層の3層構造からなることを特徴とするシームレスベルトである。

なお、本願明細書中、弾性率は、JIS K 7127の規定の試験により測定した値、体積固有抵抗は、JIS K 6911に準拠して測定した値、圧縮永久歪みは、JIS K 6262規定の試験（70℃×72時間、25％圧縮）により測定した値である。また、水との接触角は、協和界面科学社製接触角計により測定した。

本発明のシームレスベルトによれば、中間転写ベルトに適用した場合に、画像抜けや画像ずれの発生が防止され、高品質の転写画像を安定して得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図1は、本発明の一実施形態のシームレスベルトを示す断面図である。
図１に示すように、本実施形態のシームレスベルトは、基材１１と、この基材１１上に順に形成された弾性体層１２および表面層１３とからなる3層構造を有している。
基材１１は、例えば熱硬化性のポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリベンズイミダゾール樹脂、ポリベンズオキサゾール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂などにより構成されるが、なかでも耐熱性に優れ、また、弾性率の良好な熱硬化性ポリイミド樹脂が好ましい。

本発明においては、このような樹脂に導電性フィラーを分散させて、基材１１の体積固有抵抗が10⁸〜10¹¹Ω・cmの範囲になるようにすることが好ましい。体積固有抵抗が10⁸Ω・cm未満では、中間転写ベルトに与えられた転写電荷が横方向に広がるため、トナーが飛散し画像に滲みが生ずるおそれがある。逆に10¹¹Ω・cmを超えると、電荷が蓄積されて電位が上がり、必要な転写電荷が供給できなくなるおそれがある。基材１１の体積固有抵抗のより好ましい範囲は10⁹〜10¹⁰Ω・cmである。なお、基材１１中に分散させる導電性フィラーとしては、カーボンブラック、グラファイト、チタンブラック、チタン酸カリウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化アンチモン、酸化インジウム、これらの複合酸化物などが挙げられる。酸化亜鉛や酸化錫などの導電性金属酸化物を硫酸バリウム、ホウ酸アルミ、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの絶縁性微粉末の表面に被覆したものも使用可能である。

また、基材１１は弾性率が2000MPa以上であることが好ましく、弾性率が2000MPa未満であると、基材が伸び、画像にズレが生じやすくなる。

さらに、基材１１の厚さは50〜100μｍであることが好ましく、厚さが50μｍ未満では基材１１の伸びを抑えることが難しくなり、逆に100μｍを超えると、摺動性が低下して画像に滲みが生じやすくなる。基材１１の厚さは70〜80μｍに範囲にあることがより好ましい。

弾性体層１２は、本発明との効果を得るうえで特に重要なものであり、導電性フィラーを含有する室温硬化性の付加反応型液状シリコーンゴムまたは導電性フィラーを含有する紫外線硬化型液状シリコーンゴムで構成される。一般にシリコーンゴムとして知られるものには、ここで使用するもの以外にも、ミラブル型シリコーンゴム、縮合型液状シリコーンゴム、加熱硬化性の付加型液状シリコーンゴムなどがあるが、本発明においては、特に前記のものを使用することにより、ベルト端部における反りの発生がなく、寸法安定性に優れたシームレスベルトを得ることができる。

室温硬化性の付加反応型液状シリコーンゴムの具体例としては、ＧＥ東芝シリコーン社製のＴＬＭ１４０４、同ＴＬＭ１４０５、東レダウコーニングシリコーン社製のＳＨ１８５０（以上、いずれも商品名）などが挙げられる。また、紫外線硬化型液状シリコーンゴムの具体例としては、ＧＥ東芝シリコーン社製のＴＵＶ６０２０、同ＴＦＣ７７７０、東レダウコーニングシリコーン社製のＢＹ２４−５５ＬＡ／Ｂ（以上、いずれも商品名）などが挙げられる。

なお、このようなシリコーンゴムに分散させる導電性フィラーには、前述した基材１１に使用されるものと同様のものを用いることができるが、紫外線硬化型液状シリコーンゴムを使用する場合は、紫外線を透過しやすい明色の導電性フィラー、例えば酸化亜鉛系、酸化錫系、硫酸バリウム系、ホウ酸アルミ系、酸化チタン系、チタン酸カリ系などの導電性フィラーを使用することが好ましい。このような明色の導電性フィラーを使用することによりシリコーンゴムの硬化時間をより短縮することができる。

弾性体層１２はこのような導電性フィラーの分散させることによって、その体積固有抵抗が10⁸〜10¹¹Ω・cmの範囲になるようにすることが好ましい。体積固有抵抗が10⁸Ω・cm未満では、中間転写ベルトに与えられた転写電荷が横方向に広がるため、トナーが飛散し画像に滲みが生ずるおそれがある。10¹¹Ω・cmを超えると、電荷が蓄積されて電位が上がり、必要な転写電荷が供給できなくなるおそれがある。弾性体層１２の体積固有抵抗のより好ましい範囲は10⁹〜10¹⁰Ω・cmである。

また、弾性体層１２は圧縮永久歪みが25％以下であることが好ましく、圧縮永久歪みが25％を超えると、使用している間に歪みが発生し、画像に乱れが生ずやすくなる。圧縮永久歪みは10％以下であるとより好ましい。

さらに、弾性体層１２の厚さは0.1〜0.5mmであることが好ましく、厚さが0.1mm未満では、画像の質感が低下し、逆に0.5mmを超えると、画像のシャープさが損なわれるようになる。

表面層１３は、トナーに対し優れた離型性を示す樹脂、好ましくは水との接触角が70°以上となるような樹脂により構成される。その好ましい具体例としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（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）、ＦＥＰ（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）、ＰＶｄＦ（ポリビニリデンフルオライド）、ＥＴＦＥ（エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体）などのフッ素樹脂、このようなフッ素樹脂をウレタン系樹脂に分散させたものなどが挙げられる。

表面層１３の厚さは10μｍ以下であることが好ましく、厚さが10μｍを超えると、弾性体層１２の効果がうすれ、画像の質感が低下する。表面層１３の厚さは3〜7μｍに範囲にあることがより好ましい。

このようなシームレスベルトにおいては、基材１１上に、導電性フィラーを含有する室温硬化性の付加反応型液状シリコーンゴム、あるいは導電性フィラーを含有する紫外線硬化型液状シリコーンゴムからなる弾性体層１２が設けられているので、記録材に対する追従性が良好で、かつ、ベルト端部に反りが生ずることもない。このため、中間転写ベルトに適用した場合に、従来のような画像抜けの発生が防止される。また、トナーに対する保持性も良好であるため、フルカラー画像におけるズレの発生も防止される。

なお、表面層１３は、本発明において必ずしも必須のものではないが、トナー像の記録材への転写が容易になるため、画質をより向上させることができる。

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
実施例１
ＮＭＰ（N-メチルピロリドン）を溶媒とするポリイミド樹脂ワニス（宇部興産社製商品名Ｕ−ワニス−Ａ）100重量部にカーボンブラック（三菱化学社製商品名ＭＡ１００）5重量部を添加し十分に混合した後、この混合液を、内径69.5mm、長さ500mmのステンレス鋼(SUS 304)製の円筒状金型に注入し、150℃の熱風で60分間加熱しながら遠心成形し、半硬化状態で脱型した。

次いで、この半硬化状態の円筒状フィルムの中空部内に、支持体として外径69.5mmの芯体を挿入し、300℃で30分間加熱してポリイミド樹脂を完全硬化させ、厚さ70μｍのポリイミド樹脂フィルムを形成した。このフィルムの体積固有抵抗をデジタル超高抵抗/微小電流計Ｒ８３４０（アドバンテス社製）を用いて測定したところ、1.1×10¹⁰Ω・cmであった。また、弾性率は9200MPaであった。

続いて、上記フィルムの表面に、紫外線硬化型液状シリコーンゴム（ＧＥ東芝シリコーン社製商品名ＴＵＶ６０２０）100重量部にカーボンブラック（ＭＡ１００）35重量部を添加し十分に混合して得た混合液を被覆し、高圧水銀灯を用いて、8kW、照度2000mJ／cm²（365nm測定）の条件で光照射し硬化させて、厚さ0.3mmのシリコーンゴム層を形成した。このシリコーンゴム層の体積固有抵抗をデジタル超高抵抗/微小電流計Ｒ８３４０を用いて測定したところ、4.7×10⁹Ω・cmであった。また、圧縮永久歪みは15.1％であった。

さらに、上記シリコーンゴム層の表面に、ＰＴＦＥ系塗料（日本アチソン社製商品名ＥｍｒａｌｏｎＪＹＬ−３４５ＥＳ）をスプレー塗装し、120℃で30分間加熱して、厚さ5μｍのＰＴＦＥ層を形成した。このＰＴＦＥ層の水との接触角は72°であった。

この後、芯体を抜き取り、両端を裁断して、外径70mm、幅350mmの3層構造のシームレスベルトを得た。

実施例２
弾性体層の形成材料として、紫外線硬化型液状シリコーンゴム（ＴＵＶ６０２０）100重量部に酸化亜鉛系導電性フィラー（ハクスイテック社製商品名２３−Ｋ）50重量部を添加したものを使用した以外は、実施例１と同様にして外径70mm、幅350mmの3層構造のシームレスベルトを製造した。

実施例３
ＰＴＦＥ層の形成工程を省いた以外は、実施例１と同様にして外径約70mm、幅350mmの2層構造のシームレスベルトを製造した。

実施例４
弾性体層を、常温硬化性の付加反応型液状シリコーンゴム（東レダウコーニングシリコーン社製商品名ＳＨ１８５０）100重量部にカーボンブラック（電気化学工業社製商品名デンカブラック）14重量部を添加したものを用い、常温で硬化させて形成するようにした以外は、実施例１と同様にして外径70mm、幅350mmの3層構造のシームレスベルトを製造した。

実施例５
常温硬化性の付加反応型液状シリコーンゴム（ＳＨ１８５０）100重量部に対するカーボンブラック（デンカブラック）の配合量を25重量部に変えた以外は、実施例４と同様にして外径70mm、幅350mmの3層構造のシームレスベルトを製造した。

実施例６
常温硬化性の付加反応型液状シリコーンゴム（ＳＨ１８５０）100重量部に対するカーボンブラック（デンカブラック）の配合量を9重量部に変えた以外は、実施例４と同様にして外径70mm、幅350mmの3層構造のシームレスベルトを製造した。

実施例７
ＰＴＦＥ層の形成工程を省いた以外は、実施例４と同様にして外径約70mm、幅350mmの3層構造のシームレスベルトを製造した。

得られた各シームレスベルトを、4連タンデム方式のフルカラー電子写真複写機の中間転写ベルトとして装着し、フルカラー画像の複写試験を行って画像の状態を調べた。また、シームレスベルトの端部における反りの発生の有無も併せ調査した。これらの結果を、弾性体層の硬化時間、体積固有抵抗および圧縮永久歪みとともに表１に示す。

なお、表１中、比較例として示したものは、比較例１が、弾性体層を、ミラブル型紫外線硬化型液状シリコーンゴム（東レダウコーニングシリコーン社製商品名Ｓ１−１３５Ｕ）100重量部にカーボンブラック（電気化学工業社製商品名デンカブラック）12重量部を添加したものを用い、170℃で30分間加熱硬化させた後、表面を研磨して形成するようにした以外は、実施例１と同様にして製造したシームレスベルトの例、比較例２が、実施例1の基材のみからなるシームレスベルトの例、比較例３が、弾性体層を、ＥＰＤＭゴム（三井化学社製商品名三井ＥＰＴ４０７０）を用い、170℃で30分間加熱硬化させた後、表面を研磨して形成するようにした以外は、実施例４と同様にして製造したシームレスベルトの例、比較例４が、基材を、ポリフッ化ビニリデン（呉羽化学社製商品名クレハＫＦポリマー）を用いて形成した(体積固有抵抗2.6×10¹⁰Ω・cm、弾性率1800MPa)以外は、実施例４と同様にして製造したシームレスベルトの例であり、いずれも本発明との比較のために示したものである。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で変形して実施することが可能であることはいうまでもない。

本発明の一実施形態のシームレスベルトを示す断面図。

符号の説明

１１…基材、１２…弾性体層、１３…表面層

Claims

基材上に、導電性フィラーを含有する室温硬化性の付加反応型液状シリコーンゴムからなる弾性体層を具備することを特徴とするシームレスベルト。
基材上に、導電性フィラーを含有する紫外線硬化型液状シリコーンゴムからなる弾性体層を具備することを特徴とするシームレスベルト。
前記基材の厚さが50〜100μｍであって、前記弾性体層の厚さが0.1〜0.5mmであることを特徴とする請求項１または２記載のシームレスベルト。
前記基材は、弾性率が2000MPa以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項記載のシームレスベルト。
前記弾性体層は、体積固有抵抗が10⁸〜10¹¹Ω・cmであり、圧縮永久歪みが25％以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか1項記載のシームレスベルト。
水との接触角が70°以上である表面層をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか1項記載のシームレスベルト。
前記表面層の厚さが10μｍ以下であることを特徴とする請求項６記載のシームレスベルト。
前記基材、前記弾性体層および前記表面層の3層構造からなることを特徴とする請求項６または７記載のシームレスベルト。