JP2006235547A - 導電性エンドレスベルトおよびこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

導電性エンドレスベルトおよびこれを用いた画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 繰り返し連続使用に耐える高い耐久性を備え、色抜け等の画像不良を生ずることなく、高品質画像を確実に得ることができる高性能の導電性エンドレスベルトおよびこれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】 タンデム方式、中間転写方式およびタンデム中間転写方式の各種画像形成装置に使用する導電性エンドレスベルトである。一定荷重印加速度100mN/mm2/60秒の測定条件におけるベルト表面のユニバーサル硬度を、表側についてF1、裏側についてF2としたとき、F1<F2の関係を満足する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、導電性エンドレスベルト(以下、単に「ベルト」とも称する)およびこれを用いた画像形成装置に関し、詳しくは、複写器、プリンター等の電子写真装置や静電記録装置等における静電記録プロセスにおいて、表面に静電潜像を保持した潜像保持体等の画像形成体表面に現像剤を供給して形成されたトナー像を、紙等の記録媒体へと転写する際に用いられる導電性エンドレスベルト、およびこれを用いた画像形成装置に関する。
従来から、複写機、プリンター等における静電記録プロセスでは、まず、感光体(潜像保持体)の表面を一様に帯電させ、この感光体に光学系から映像を投射して光の当たった部分の帯電を消去することによって静電潜像を形成し、次いで、この静電潜像にトナーを供給してトナーの静電的付着によりトナー像を形成し、これを紙、OHP、印画紙等の記録媒体へと転写することにより、プリントする方法が採られている。
この場合、カラープリンターやカラー複写機においても、基本的には前記プロセスに従ってプリントが行われるが、カラー印刷の場合には、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの4色のトナーを用いて色調を再現するもので、これらのトナーを所定割合で重ね合わせて必要な色調を得るための工程が必要であり、この工程を行うためにいくつかの方式が提案されている。
まず、第1には、モノクロ印刷を行う場合と同様に、感光体上にトナーを供給して静電潜像を可視化する際に、前記マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの4色のトナーを順次重ねていくことにより現像を行い、感光体上にカラーのトナー像を形成する多重現像方式がある。この方式によれば比較的コンパクトに装置を構成することが可能であるが、この方式では階調の制御が非常に難しく、高画質が得られないという問題点がある。
第2に、4つの感光ドラムを設け、各ドラムの潜像を夫々マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックのトナーで現像することにより、マゼンタによるトナー像、イエローによるトナー像、シアンによるトナー像およびブラックによるトナー像の4つのトナー像を形成し、これらトナー像が形成された感光ドラムを1列に並べて各トナー像を紙等の記録媒体に順次転写して記録媒体上に重ねることにより、カラー画像を再現するタンデム方式がある。この方式は、良好な画像が得られるものの、4つの感光ドラムと、各感光ドラムごとに設けられた帯電機構および現像機構が1列に並べられた状態となり、装置が大型化するとともに高価なものとなる。
図2にタンデム方式の画像形成装置の印字部構成例を示す。感光体ドラム1、帯電ロール2、現像ロール3、現像ブレード4、トナー供給ロール5およびクリーニングブレード6で構成する印字ユニットをイエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックBの各トナーに対応して4個並べており、駆動ローラ(駆動部材)9により循環駆動されて転写搬送ベルト10で搬送した用紙上に、トナーを順次転写しカラー画像を形成する。転写搬送ベルトの帯電および除電は夫々帯電ロール7および除電ロール8で行う。また、用紙をベルトへ吸着させるための用紙帯電には吸着ローラ(図示せず)が使用される。これらの対応により、オゾンの発生を抑えることができる。吸着ローラでは、用紙を搬送路から転写搬送ベルトに乗せるとともに、転写搬送ベルトへの静電吸着を行う。また、転写後の用紙分離は、転写電圧を低くすることにより用紙と転写搬送ベルトの吸着力を弱くして、曲率分離のみで行うことができる。
転写搬送ベルト10の材料としては抵抗体と誘電体があり、夫々に長所、短所を持っている。抵抗体ベルトは電荷の保持が短時間であるため、タンデム型の転写に用いた場合、転写での電荷注入が少なく4色の連続する転写でも比較的電圧の上昇が少ない。また、次の用紙の転写に繰り返して使用されるときも電荷が放出されており、電気的なリセットは必要としない。しかし、環境変動により抵抗値が変化するため、転写効率に影響すること、用紙の厚さや幅の影響を受けやすいことなどが短所となっている。
一方、誘電体ベルトの場合は注入された電荷の自然放出はなく、電荷の注入、放出とも電気的にコントロールしなければならない。しかし、安定に電荷が保持されるので、用紙の吸着が確実で高精度な紙搬送が行える。誘電率は温湿度への依存性も低いため、環境に対しても比較的安定な転写プロセスとなる。欠点は、転写が繰り返されるごとにベルトに電荷が蓄積されるため、転写電圧が高くなることである。
第3に、紙等の記録媒体を転写ドラムに巻き付けてこれを4回転させ、周回ごとに感光体上のマゼンタ、イエロー、シアン、ブラックを順次記録媒体に転写してカラー画像を再現する転写ドラム方式もある。この方式によれば比較的高画質が得られるが、記録媒体が葉書等の厚紙である場合には、これを前記転写ドラムに巻き付けることが困難であり、記録媒体種が制限されるという問題点がある。
前記多重現像方式、タンデム方式および転写ドラム方式に対して、良好な画質が得られ、かつ装置が特に大型化するようなこともなく、しかも記録媒体種が特に制限されるようなこともない方式として、中間転写方式が提案されている。
即ち、この中間転写方式は、感光体上のトナー像を一旦転写保持するドラムやベルトからなる中間転写部材を設け、この中間転写部材の周囲にマゼンタによるトナー像、イエローによるトナー像、シアンによるトナー像およびブラックによるトナー像を形成した4つの感光体を配置して4色のトナー像を中間転写部材上に順次転写することにより、この中間転写部材上にカラー画像を形成し、このカラー画像を紙等の記録媒体上に転写するものである。従って、4色のトナー像を重ね合わせて階調を調整するものであるから、高画質を得ることが可能であり、かつタンデム方式のように感光体を1列に並べる必要がないので装置が特に大型化することもなく、しかも記録媒体をドラムに巻き付ける必要もないので記録媒体種が制限されることもないものである。
中間転写方式によりカラー画像の形成を行う装置として、中間転写部材として無端ベルト状の中間転写部材を用いた画像形成装置を図3に例示する。
図3中、11はドラム状の感光体であり、図中矢印方向に回転するようになっている。この感光体11は、一次帯電器12によって帯電され、次いで画像露光13により露光部分の帯電が消去され、第1の色成分に対応した静電潜像がこの感光体11上に形成され、更に静電潜像が現像器41により第1色のマゼンタトナーMで現像され、第1色のマゼンタトナー画像が感光体11上に形成される。次いで、このトナー画像が、駆動ローラ(駆動部材)30により循環駆動されて感光体11と接触しながら循環回転する中間転写部材20に転写される。この場合、感光体11から中間転写部材20への転写は、感光体11と中間転写部材20とのニップ部において、中間転写部材20に電源28から印加される一次転写バイアスにより行われる。この中間転写部材20に第1色のマゼンタトナー画像が転写された後、前記感光体11はその表面がクリーニング装置14により清掃され、感光体11の1回転目の現像転写操作が完了する。以降、感光体が3回転し、各周回ごとに現像器42〜44を順次用いて第2色のシアントナー画像、第3色のイエロートナー画像、第4色のブラックトナー画像が順次感光体11上に形成され、これが周回ごとに中間転写部材20に重畳転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が中間転写部材20上に形成される。なお、図3の装置にあっては、感光体11の周回ごとに現像器41〜44が順次入れ替わってマゼンタトナーM、シアントナーC、イエロートナーY、ブラックトナーBによる現像が順次行われるようになっている。
次に、前記合成カラートナー画像が形成された中間転写部材20に転写ローラ25が当接し、そのニップ部に給紙カセット19から紙等の記録媒体26が給送される。これと同時に二次転写バイアスが電源29から転写ローラ25に印加され、中間転写部材20から記録媒体26上に合成カラートナー画像が転写されて加熱定着され、最終画像となる。合成カラートナー画像を記録媒体26へと転写した後の中間転写部材20は、表面の転写残留トナーがクリーニング装置35により除去され、初期状態に戻り次の画像形成に備えるようになっている。
また、タンデム方式と中間転写方式とを組み合わせたタンデム中間転写方式もある。図4に、無端ベルト状のタンデム中間転写部材を用いてカラー画像の形成を行うタンデム中間転写方式の画像形成装置を例示する。
図示する装置においては、感光体ドラム52a〜52d上の静電潜像を夫々イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックにより現像する第1現像部54a〜第4現像部54dが、タンデム中間転写部材50に沿って順次配置されており、このタンデム中間転写部材50を図中の矢印方向に循環駆動させて、各現像部54a〜54dの感光体ドラム52a〜52d上に形成された4色のトナー像を順次転写することにより、このタンデム中間転写部材50上にカラーのトナー像を形成し、このトナー像を紙等の記録媒体53上に転写することにより、プリントアウトを行う。
なお、図中、符号55は、タンデム中間転写部材50を循環駆動するための駆動ローラ若しくはテンションローラを示し、符号56は記録媒体送りローラ、符号57は記録媒体送り装置、符号58は記録媒体上の画像を加熱等により定着させる定着装置を示す。また、符号59はタンデム中間転写部材50に電圧を印加する電源装置(電圧印加手段)を示し、この電源装置59は、トナー像を、感光ドラム52a〜52dから上記タンデム中間転写部材50に転写する場合と、タンデム中間転写部材50から記録媒体53上に転写する場合とで、印加する電圧の正負を反転させることができるようになっている。
上記各種画像形成装置において、転写搬送ベルト10や中間転写部材20、タンデム中間転写部材50等として使用される導電性エンドレスベルトとしては、従来、半導電性の樹脂フィルムベルトと、繊維補強体を有するゴムベルトとが主に用いられており、最近では、特に、低コストである等の利点から、種々改良を重ねられた樹脂フィルムベルトが多く提案されてきている。
ところで、導電性エンドレスベルトは、画像形成時において感光体や転写部材、クリーニング部材等と接触しながら駆動されるものであるため、機構面で繰り返し連続使用に耐え得る強度、即ち耐久性を備えることが要求され、そのためにベルト全体として十分な剛性を備えることが必要となる。その一方、ベルトの剛性が高すぎると、感光体等への追従性が悪くなり、色抜け等の画像不良が生ずるおそれがあるため、特に、感光体等と接触するベルト表面については、柔軟性を備えることも重要となる。
なお、ベルトの表面特性に係る改良技術としては、例えば、特許文献1に、トナーの付着を防止して耐久性を向上した中間転写部材を実現することを目的として、部材の表面硬度をトナー像の形成に用いられるトナーの平均粒子径に相当する深さにおけるユニバーサル硬度で所定値以下とする技術が記載されている。
特開2000−47496号公報(特許請求の範囲等)
上述のように、導電性エンドレスベルトに関しては、これまで種々検討がなされてきているが、市場における品質向上に対する要請の高まりに伴い、ベルトの要求性能としての耐久性と柔軟性とを高度に両立させて、繰り返し使用時においても画像不良等の問題を生ずることなく高品質の画像を得ることができるベルトの実現が望まれていた。
そこで本発明の目的は、タンデム方式、中間転写方式およびタンデム中間転写方式の各種画像形成装置に使用する樹脂フィルムベルトにおいて、繰り返し連続使用に耐える高い耐久性を備え、色抜け等の画像不良を生ずることなく、高品質画像を確実に得ることができる高性能の導電性エンドレスベルトおよびこれを用いた画像形成装置を提供することにある。
本発明者らは、鋭意検討した結果、導電性エンドレスベルト表面の表側と裏側との関係を、所定の硬度パラメータを用いて規定することにより、上記問題を解消し得ることを見出して、本発明を完成するに至った。
従来、ベルト硬度については、アスカーCやJIS Aに代表されるように、1kg程度の比較的大きい一定荷重をローラに付与し、そのときの変形度合いをもって評価するのが一般的であった。しかし、ベルトと感光体等との接触により生ずる変形はごく僅かであることから、ベルト特性の評価において、過大な荷重の付与により大変形を与える手法は妥当しないものと考えられる。そこで本発明においては、ベルトの表面近傍における硬さを表す指標として、微小変形時の硬さを評価できるユニバーサル硬度を用い、このユニバーサル硬度によりベルト両側の表面近傍の硬度の関係を規定することで、耐久性と柔軟性とをバランスよく備えるベルトが得られることを見出したものである。
即ち、本発明の導電性エンドレスベルトは、静電吸着により保持した記録媒体を、駆動部材により循環駆動されて、4種の画像形成体に搬送し、各トナー像を該記録媒体に順次転写するタンデム方式の転写、搬送用導電性エンドレスベルトにおいて、
一定荷重印加速度100mN/mm2/60秒の測定条件におけるベルト表面のユニバーサル硬度を、表側についてF1、裏側についてF2としたとき、F1<F2の関係を満足することを特徴とするものである。
また、本発明の他の導電性エンドレスベルトは、画像形成体と記録媒体との間に配設され、駆動部材により循環駆動されて、前記画像形成体表面に形成されたトナー像を一旦自己の表面に転写保持し、これを記録媒体へと転写する中間転写部材用の導電性エンドレスベルトにおいて、
一定荷重印加速度100mN/mm2/60秒の測定条件におけるベルト表面のユニバーサル硬度を、表側についてF1、裏側についてF2としたとき、F1<F2の関係を満足することを特徴とするものである。
さらに、本発明のさらに他の導電性エンドレスベルトは、4種の画像形成体と記録媒体との間に配設され、駆動部材により循環駆動されて、前記4種の画像形成体表面に形成されたトナー像を一旦自己の表面に順次転写保持し、これを記録媒体へと転写するタンデム中間転写部材用の導電性エンドレスベルトにおいて、
一定荷重印加速度100mN/mm2/60秒の測定条件におけるベルト表面のユニバーサル硬度を、表側についてF1、裏側についてF2としたとき、F1<F2の関係を満足することを特徴とするものである。
前記表側および裏側のユニバーサル硬度F1およびF2は、いずれもベルト表面から7μm以内における値とすることができる。また、前記表側のユニバーサル硬度F1と裏側のユニバーサル硬度F2との差は、好適には10〜50N/mm2であり、前記表側のユニバーサル硬度F1は、好適には0.1〜20N/mm2である。
また、本発明の画像形成装置は、上記本発明の導電性エンドレスベルトを用いたことを特徴とするものである。
本発明の導電性エンドレスベルトによれば、ベルト表面の表側および裏側のユニバーサル硬度の関係を上記のように規定したことにより、ベルトとして要求される強度と柔軟性とを両立して、繰り返し連続使用に耐える高い耐久性を実現するとともに、色抜け等の画像不良の発生を確実に防止することができる。従って、かかる導電性エンドレスベルトを用いた本発明の画像形成装置によれば、長期使用時においても高品質の画像を安定的に得ることが可能となる。
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
導電性エンドレスベルトには、一般に、ジョイントありのものとジョイントなしのもの(いわゆるシームレスベルト)とがあるが、本発明においてはいずれのものであってもよい。好ましくはシームレスベルトである。本発明の導電性エンドレスベルトは、前述したように、タンデム方式、中間転写方式およびタンデム中間転写方式の転写部材等として用いることができるものである。
本発明の導電性エンドレスベルトが、例えば、図2に参照符号10で示す転写搬送ベルトの場合、駆動ローラ9等の駆動部材により駆動され、これに伴い搬送される記録媒体上にトナーが順次転写され、カラー画像が形成される。
また、本発明の導電性エンドレスベルトが、例えば、図3に参照符号20で示す中間転写部材の場合、これを駆動ローラ30等の駆動部材により循環駆動させ、感光体ドラム(潜像保持体)11と紙等の記録媒体26との間に配設することで、前記感光体ドラム11の表面に形成されたトナー像を一旦転写保持し、次いでこれを記録媒体26へと転写する。なお、図3の装置は、上述したように、中間転写方式によりカラー印刷を行うものである。
さらに、本発明の導電性エンドレスベルトが、例えば、図4に参照符号50で示すタンデム中間転写部材の場合、感光体ドラム52a〜52dを備える現像部54a〜54dと紙等の記録媒体53との間に配設されて、駆動ローラ55等の駆動部材により循環駆動され、各感光体ドラム52a〜52dの表面に形成された4色のトナー像を一旦転写保持し、次いでこれを記録媒体53へと転写することで、カラー画像を形成する。
本発明の導電性エンドレスベルトは、一定荷重印加速度100mN/mm2/60秒の測定条件におけるベルト表面のユニバーサル硬度を、表側についてF1、裏側についてF2としたとき、F1<F2の関係を満足する点に特徴を有する。ベルトの表側および裏側それぞれにおけるかかるユニバーサル硬度の関係を上記のように規定することで、ベルトに必要な強度とベルト表面の柔軟性とをバランスよく得ることができ、高耐久で画像不良の発生のないベルトを実現することができる。
ここで、ユニバーサル硬度とは、圧子を、荷重をかけながら測定対象物に押し込むことにより求められる物性値であり、
(試験荷重)/(試験荷重下での圧子の表面積)
として求められ、単位はN/mm2で表される。このユニバーサル硬度の測定は、例えば、フィッシャー(Fischer)社製 超微小硬度計H−100Vなどの市販の硬度測定装置を用いて行うことができる。この測定装置では、四角錘または三角錘形状の圧子を、所定の比較的小さい試験荷重をかけながら被測定物に押し込んで、所定の押し込み深さに達した時点でその押し込み深さから圧子が接触している表面積を求め、上記式よりユニバーサル硬度を求めるものである。即ち、一定荷重測定条件で圧子を被測定物に押し込んだ際に、押し込まれた深さに対するそのときの応力をユニバーサル硬度として定義するものである。
上記押し込み深さは、例えば、ベルト表面から7μm以内、好ましくは5μm以内の深さ領域とすることができる。かかる条件下で求められるユニバーサル硬度によれば、ベルト表面から7μm以内、好ましくは5μm以内程度の深さ領域におけるベルト硬度を直接的に評価することができるため、ベルト物性を判断する上で極めて有効である。
本発明のベルトにおいては、上記測定条件における表側と裏側とのユニバーサル硬度の値が上記関係を満足するものであればよく、その絶対値については特に制限されるものではないが、好ましくは、表側のユニバーサル硬度F1と裏側のユニバーサル硬度F2との差が10〜50N/mm2である。F1とF2との差を上記範囲内とすることにより、本発明の効果を最も良好に得ることができる。また、表側のユニバーサル硬度F1は好適には0.1〜20N/mm2であり、表側のユニバーサル硬度F1が0.1N/mm2未満であると、トナー保持性が強くなって、転写効率が悪化したり、紙粉がつきやすくなる場合がある。一方、20N/mm2を超えると、感光体や紙に対する追従性が悪化し、色ずれ等の画像不良を生ずるおそれがある。
本発明のベルトの材料としては、特に制限されるものではなく、慣用の材料のうちから適宜選択して使用すればよい。押出成形が可能である点からは、熱可塑性樹脂を用いることが好ましく、例えば、熱可塑性ポリエチレンナフタレート(PEN)樹脂や熱可塑性ポリブチレンナフタレート(PBN)樹脂等の熱可塑性ポリアルキレンナフタレート樹脂、熱可塑性ポリアミド(PA)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂、熱可塑性ポリアセタール(POM)、熱可塑性ポリアリレート(PAR)、熱可塑性ポリカーボネート(PC)等を好適に挙げることができる。また、これら熱可塑性樹脂と熱可塑性エラストマーとのポリマーアロイまたはポリマーブレンドを用いることもでき、これらのうちのいずれかを基材として用いることにより、良好な強度、特には良好な屈曲耐久性を備えたベルトを得ることができる。
また、本発明のベルトにおいては、上記基材に対し、所望に応じ、機能性成分として導電性材料を添加して導電性の付与、調整を行うことができる。かかる導電性材料としては、例えば、ラウリルトリメチルアンモニウム、ステアリルトリメチルアンモニウム、オクタデシルトリメチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸・ジメチルエチルアンモニウムの過塩素酸塩、塩素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エトサルフェート塩、ハロゲン化ベンジル塩(臭化ベルジル塩、塩化ベンジル塩等)等の第4級アンモニウムなどの陽イオン界面活性剤;脂肪族スルホン酸、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫酸塩、高級アルコール燐酸エステル塩等の陰イオン界面活性剤;各種ベタイン等の両性イオン界面活性剤;高級アルコールエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル等の非イオン性帯電防止剤などの帯電防止剤、LiCF2SO2、NaClO4、LiBF4、NaCl等の周期律表第1族の金属塩;Ca(ClO42等の周期律表第2族の金属塩:およびこれらの帯電防止剤がイソシアネートと反応する活性水素を有する基(水素基、カルボキシル基、一級乃至二級アミン基等)を1個以上有するものなどが挙げられる。更に、これらと多価アルコール(1,4−ブタンジオール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール等)またはその誘導体との錯体、或いはエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等との錯体などのイオン導電剤;ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン;SAF、ISAF、HAF、FEF、GPF、SRF、FT、MT等のゴム用カーボン;酸化処理を施したカラーインク用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト等;酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅等の金属および金属酸化物;ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマーなどを例示することができる。
これらイオン導電剤または電子導電剤の添加量は、基材100重量部に対して好ましくは0.1〜100重量部、より好ましくは1〜50重量部程度である。
また、導電性材料として、高分子イオン導電剤を用いることも可能である。本発明に用いることのできる高分子イオン導電剤としては、例えば、特開平9−227717号公報、特開平10−120924号公報、および、特開2000−327922号公報に記載されているものを用いることができるが、特に限定されない。
具体的には、(A)有機ポリマー材料、(B)イオン導電可能なポリマーまたはコポリマー、および、(C)無機または低分子量有機塩、からなる混合物を挙げることができ、ここで、成分(A)は、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート、ポリアミド、ポリウレタンまたはポリエステルであり、成分(B)は、オリゴエトキシ化アクリレートもしくはメタクリレート、芳香族環についてオリゴエトキシ化されたスチレン、ポリエーテルウレタン、ポリエーテル尿素、ポリエーテルアミド、ポリエーテルエステルアミドまたはポリエーテルエステルであり、また、成分(C)は、無機または低分子量有機プロトン酸のアルカリ金属、アルカリ土類金属、亜鉛またはアンモニウム塩であり、好ましくは、LiClO4、LiCF3SO3、NaClO4、LiBF4、NaBF4、KBF4、NaCF3SO3、KClO4、KPF6、KCF3SO3、KC49SO3、Ca(ClO42、Ca(PF62、Mg(ClO42、Mg(CF3SO32、Zn(ClO42、Zn(PF62またはCa(CF3SO32等である。
これらの中でも、成分(B)として、ポリエーテルアミド成分またはポリエーテルエステルアミド成分を含有する高分子イオン導電剤が好適であり、さらに、これに加えて成分(C)として低分子イオン導電剤成分を含有することが好ましい。また、かかるポリエーテルアミド成分およびポリエーテルエステルアミド成分としては、ポリエーテル成分が(CH2−CH2−O)を含有し、ポリアミド成分がナイロン12またはナイロン6を含有するものが特に好ましく、これを成分(B)として含有し、さらに成分(C)の低分子イオン導電剤成分としてNaClO4を含有する高分子イオン導電剤が特に好適である。かかる好適な高分子イオン導電剤は、市場においてIrgastat(登録商標)P18およびIrgastat(登録商標)P22(共に、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ・インコーポレーテッド製)、ペレスタットNC6321(三洋化成(株)製)として入手することができる。
これら高分子イオン導電剤の添加量は、基材100重量部に対して好ましくは1〜500重量部、より好ましくは10〜400重量部程度である。
本発明においては、上記各種導電剤を適宜配合することにより、ベルトの体積固有抵抗値を、107〜1014Ω・cm、特には108〜1013Ω・cm程度に調整することができる。
なお、本発明の導電性エンドレスベルトに高分子イオン導電剤を添加する場合には、基材と高分子イオン導電剤との相溶性を向上するために、相溶化剤を添加してもよい。本発明において好適に用いることができる相溶化剤としては、例えば、EVA/EPDM/ポリオレフィン系グラフトコポリマー、ポリオレフィン系グラフトコポリマーおよび反応性(GMA、MAH含有)ポリオレフィン系グラフトコポリマー、P(St−co−GMA)、EGMA、P(Et−co−EA−co−MAH)、オレフィン系グラフトコポリマー、マレイン化ポリオレフィン、SEBSおよびそのマレイン化物、オキサゾリン基含有スチレン系またはアクリロニトリル−スチレン系ポリマー、マレイン化EPDM、マレイン化PE、マレイン化PP、マレイン化EVA、スチレン・無水マレイン酸コポリマー、SANグラフトEPDM、反応性ポリスチレン、ポリカプロラクトン−b−ポリスチレン、反応性スチレン・アクリロニトリルコポリマー、イミド化ポリアクリレート、エチレン・グリシジルメタクリレートアクリル酸コポリマー、塩素化ポリエチレン、反応性フェノキシ、シラン化合物、ペルオキシドポリマー、ポリカプロラクトン、EVA/EPDM/ポリオレフィン系グラフトポリマー等が挙げられる(上記列挙中の略称は、夫々、EVA:エチレン酢酸ビニル共重合体、EPDM:エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、EGMA:エチレン−メタクリル酸グリシジル共重合体、SEBS:スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、GMA:メタクリル酸グリシジル、MAH:無水マレイン酸、EA:アクリル酸エチルである)等を挙げることができ、これら相溶化剤を、基材と高分子イオン導電剤との総量100重量部に対して、好ましくは0.1〜20重量部添加することにより、両者の相溶性を向上して、高分子イオン導電剤の基材への均質かつ良好な分散を可能にし、高性能の導電性エンドレスベルトを得ることができる。
また、本発明のベルトには、本発明の効果を損なわない範囲で、上述の成分に加えて他の機能性成分を適宜添加することも可能であり、例えば、各種充填材、カップリング剤、酸化防止剤、滑剤、表面処理剤、顔料、紫外線吸収剤、帯電防止剤、分散剤、中和剤、発泡剤、架橋剤等を適宜配合することができる。さらに、着色剤を添加して、ベルトに着色を施してもよい。
本発明のベルトは、上述のユニバーサル硬度に関する表側と裏側とにおける関係を満足するものであれば、単一の層からなる単層構造であっても、2以上の層が積層されてなる積層構造であってもよく、特に制限されるものではない。また、積層構造の場合も、異なる組成を有する2以上の層が積層されているものであっても、同じ組成の層を2以上含むものであってもよい。
本発明の導電性エンドレスベルトの厚さは、転写搬送ベルトまたは中間転写部材等の形態に応じて適宜選定されるものであるが、好ましくは50〜200μmの範囲内である。また、その表面粗さとしては、好適には、JIS10点平均粗さRzで10μm以下、特に6μm以下、更には3μm以下とする。
また、本発明の導電性エンドレスベルトには、図1に一点鎖線で示すように、図2の画像形成装置における駆動ローラ9または図3の駆動ローラ30などの駆動部材と接触する側の面に、該駆動部材に形成した嵌合部(図示せず)と嵌合する嵌合部を形成してもよく、本発明の導電性エンドレスベルトは、このような嵌合部を設け、これを駆動部材に設けた嵌合部(図示せず)と嵌合させて走行させることにより、導電性エンドレスベルトの幅方向のずれを防止することができる。
この場合、前記嵌合部は、特に制限されるものではないが、図1に示すように、ベルトの周方向(回転方向)に沿って連続する凸条とし、これを駆動ローラ等の駆動部材の周面に周方向に沿って形成した溝に嵌合させるようにすることが好ましい。
なお、図1(a)では、1本の連続する凸条を嵌合部として設けた例を示したが、この嵌合部は多数の凸部をベルトの周方向(回転方向)に沿って一列に並べて突設してもよく、また嵌合部を2本以上設けたり(図1(b))、ベルトの幅方向中央部に設けてもよい。更に、嵌合部として図1に示した凸条ではなく、ベルトの周方向(回転方向)に沿った溝を設け、これを前記駆動ローラ等の駆動部材の周面に周方向に沿って形成した凸条と嵌合させるようにしてもよい。
また、本発明の導電性エンドレスベルトを用いた本発明の画像形成装置としては、図2に示すタンデム方式のものや図3に示す中間転写方式のもの、または、図4に示すタンデム中間転写方式のものを例示することができるが、これらには限定されない。尚、図3の装置の場合、本発明の中間転写部材20を回転させる駆動ローラまたは駆動ギアには適宜電源61から電圧を印加することができ、この場合の電圧は直流のみの印加または直流に交流を重量する印加など、印加条件は適時選択することができる。
さらに、本発明の導電性エンドレスベルトの製法は特に制限されるべきものではなく、例えば、二軸混練機により主成分としての樹脂材料と導電性材料等の機能性成分とを混練し、得られた混練物を環状ダイスを使って押出し成形することにより製造することができる。または、静電塗装等の粉体塗装法、ディップ法または遠心注型法も好適に採用することができる。
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
実施例1〜3および比較例1、2
下記の表1中に示す各配合成分を、同表中に示す混練温度で二軸混練機により溶融混練し、表側および裏側の夫々に用いる混練物を得た。得られた混練物を、同表中に示す成型温度にて、一軸押出機により2層共押出環状ダイスを用いて押出して、内径220mm、厚さ100μm、幅250mmの寸法を有する導電性エンドレスベルトを作製した。表側と裏側との厚み比率は下記の表中に示すとおりである。
得られた各実施例および比較例の各ベルトの物性につき、以下の手順に従い夫々測定を行った。
<体積抵抗の測定>
温度23℃、相対湿度50%にて、測定装置として、アドバンテスト(ADVANTEST)社製の、抵抗計R8340AにサンプルチャンバーR12704Aを接続したものを用いて、測定電圧100Vにおける体積固有抵抗率を測定した。
<ユニバーサル硬度の測定>
フィッシャー(Fischer)社製 超微小硬度計H−100Vを用いて、下記の測定条件に従い測定した。
圧子:対面角度136°の四角錐型ダイヤモンド圧子
最大荷重:100mN/mm2
荷重印加速度:100mN/mm2/60秒
<画像特性の評価>
各ベルトを図2に示した転写搬送ベルトを用いたタンデム方式の画像形成装置に装着し、初期および10万枚印刷後の各画像特性を評価した。
これらの各評価結果を下記の表1中に併せて示す。
Figure 2006235547
*1)PBN:帝人化成(株)製、商品名 TQB−OT
*2)PA12:宇部興産(株)製、商品名 3024U
*3)ポリエステルエラストマー:東洋紡績(株)製、商品名 ペルプレンP−30B
*4)ポリウレタンエラストマー:協和発酵工業(株)製、商品名 エステン58271
*5)カーボンブラック:電気化学工業(株)製、型番 電化ブラック
*5)高分子イオン導電剤:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ・インコーポレーテッド製、Irgastat P16
*7)PET:ユニチカ(株)製、商品名 SA−1206
本発明の一実施の形態に係る導電性エンドレスベルトの幅方向断面図である。 本発明の画像形成装置の一例としての転写搬送ベルトを用いたタンデム方式の画像形成装置を示す概略図である。 本発明の画像形成装置の他の例としての中間転写部材を用いた中間転写装置を示す概略図である。 本発明の画像形成装置の他の例としてのタンデム中間転写部材を用いたタンデム中間転写装置を示す概略図である。
符号の説明
1、11、52a〜52d 感光体ドラム
2、7 帯電ロール
3 現像ロール
4 現像ブレード
5 トナー供給ロール
6 クリーニングブレード
8 除電ロール
9、30、55 駆動ローラ(駆動部材)
10 転写搬送ベルト
12 一次帯電器
13 画像露光
14、35 クリーニング装置
19 給紙カセット
20 中間転写部材
25 転写ローラ
26、53 記録媒体
29、61 電源
41、42、43、44 現像器
50 タンデム中間転写部材
54a〜54d 第1現像部〜第4現像部
56 記録媒体送りローラ
57 記録媒体送り装置
58 定着装置
59 電源装置(電圧印加手段)

Claims (7)

  1. 静電吸着により保持した記録媒体を、駆動部材により循環駆動されて、4種の画像形成体に搬送し、各トナー像を該記録媒体に順次転写するタンデム方式の転写、搬送用導電性エンドレスベルトにおいて、
    一定荷重印加速度100mN/mm2/60秒の測定条件におけるベルト表面のユニバーサル硬度を、表側についてF1、裏側についてF2としたとき、F1<F2の関係を満足することを特徴とする導電性エンドレスベルト。
  2. 画像形成体と記録媒体との間に配設され、駆動部材により循環駆動されて、前記画像形成体表面に形成されたトナー像を一旦自己の表面に転写保持し、これを記録媒体へと転写する中間転写部材用の導電性エンドレスベルトにおいて、
    一定荷重印加速度100mN/mm2/60秒の測定条件におけるベルト表面のユニバーサル硬度を、表側についてF1、裏側についてF2としたとき、F1<F2の関係を満足することを特徴とする導電性エンドレスベルト。
  3. 4種の画像形成体と記録媒体との間に配設され、駆動部材により循環駆動されて、前記4種の画像形成体表面に形成されたトナー像を一旦自己の表面に順次転写保持し、これを記録媒体へと転写するタンデム中間転写部材用の導電性エンドレスベルトにおいて、
    一定荷重印加速度100mN/mm2/60秒の測定条件におけるベルト表面のユニバーサル硬度を、表側についてF1、裏側についてF2としたとき、F1<F2の関係を満足することを特徴とする導電性エンドレスベルト。
  4. 前記表側および裏側のユニバーサル硬度F1およびF2が、いずれもベルト表面から7μm以内における値である請求項1〜3のうちいずれか一項記載の導電性エンドレスベルト。
  5. 前記表側のユニバーサル硬度F1と裏側のユニバーサル硬度F2との差が10〜50N/mm2である請求項1〜4のうちいずれか一項記載の導電性エンドレスベルト。
  6. 前記表側のユニバーサル硬度F1が0.1〜20N/mm2である請求項1〜5のうちいずれか一項記載の導電性エンドレスベルト。
  7. 請求項1〜6のうちいずれか一項記載の導電性エンドレスベルトを用いたことを特徴とする画像形成装置。
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JPWO2007046218A1 (ja) * 2005-10-20 2009-04-23 コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 中間転写体、中間転写体の製造方法及び画像形成装置

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