JP2008203787A - エンドレスベルト及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】無端状のベルト基材12と、該ベルト基材12の少なくとも片側の側縁に沿って帯状の蛇行防止ガイド部材14と、が設けられ、前記蛇行防止ガイド部材14が、弾性部材と、該蛇行防止ガイド部材の長手方向に沿って形成される補強部材と、の複合体であることを特徴とするエンドレスベルト、及び、このエンドレスベルトを備えた画像形成装置。
【選択図】図1
Description
蛇行防止ガイド部材を備えたエンドレスベルトの技術としては、蛇行防止ガイド部材の隙間を接着剤で埋めることが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
即ち、本発明は、
<1> 無端状のベルト基材と、該ベルト基材の少なくとも片側の側縁に沿って帯状の蛇行防止ガイド部材と、が設けられ、前記蛇行防止ガイド部材が、弾性部材と、該蛇行防止ガイド部材の長手方向に沿って形成される補強部材と、の複合体であることを特徴とするエンドレスベルトである。
<2> 前記補強部材の熱膨張係数が、前記弾性部材の熱膨張係数よりも小さいことを特徴とする<1>に記載のエンドレスベルトである。
<4> 前記補強部材が、円筒形状又は円柱形状であることを特徴とする<1>又は<2>に記載のエンドレスベルトである。
<6> 前記蛇行防止ガイド部材が、シームレス形状であることを特徴とする<1>〜<5>の何れか1つに記載のエンドレスベルトである。
図1に示すように、本発明のエンドレスベルト10は、電子写真方式の画像形成装置(詳細後述)に搭載されるベルトであって、無端状のベルト基材12、ベルト基材12の内周面または外周面の少なくとも片側の側縁に沿って設けられた帯状の蛇行防止ガイド部材14と、から構成されている。
電子写真方式の画像形成装置に搭載されることで、ベルト基材12は、詳細を後述する複数の円柱状または円筒状の支持ロール各々に巻掛けられ、これら複数の支持ロールの回転駆動によって張架搬送される。
ベルト基材12の材質の一例としては、エンドレスベルト10が電子写真方式を用いた画像形成装置の中間転写ベルト及び転写搬送ベルトとして用いられる場合には、導電剤を含有するポリイミド系樹脂が使用される。
詳細には、図2に示す円形電極((株)ダイヤインスツルメント製ハイレスタUPMCP−450型URプローブ:第一電圧印加電極Aと板状絶縁体Bとを備え、円柱状電極部Cの外径φ16mm、リング状電極部Dの内径φ30mm、外径φ40mm)を用い、電圧を100V(電界依存性については100Vおよび1000V)印加して10秒後の電流値を求め算出した。具体的には、第一電圧印加電極Aにおける円柱状電極部C及びリング状電極部Dと板状絶縁体Bとの間にエンドレスベルトTを挟持し、第一電圧印加電極Aにおける円柱状電極部Cとリング状電極部Dとの間に電圧V(V)を印加したときに流れる電流I(A)を測定し、下記式(2)により表面抵抗率ρs(Ω/□)を算出した。なお、22℃、55%RH環境で測定を行った。ここで、下記式(2)中、d(mm)は円柱状電極部Cの外径を示す。このようにして、ベルトの24点(幅方向3箇所×周方向8箇所)を測定し、その平均値をベルトの表面抵抗率とした。
式(2) ρs=π×(D+d)/(D−d)×(V/I)
ここで、前記補強部材の熱膨張係数、前記弾性部材の熱膨張係数、及び該弾性部材と該補強部材との複合体の熱膨張係数は、下記式(1)の関係を有する。
式(1)
αc=αm(1−vf)+αfVf
式(1)中、αcは補強部材を添加した複合体の熱膨張係数を表し、αmは弾性部材の熱膨張係数を表し、αfは補強部材の熱膨張係数を表し、Vfは複合体における補強部材の容積分率を表す。
また、補強部材の熱膨張係数と前記弾性部材の熱膨張係数との差が大きいと温度の変化によって、補強部材と前記弾性部材との間の剥離強度が大きくなり、補強部材と前記弾性部材との間の密着性がなくなる場合があるので、前記弾性部材の熱膨張係数と前記補強部材の熱膨張係数との差が、5×10−5/℃以上50×10−5/℃以下であることが好ましく、10×10−5/℃以上30×10−5/℃以下であることがより好ましい。
更に、同様の理由で、前記弾性部材の熱膨張係数を前記補強部材の熱膨張係数で割った値(αm/αf)が、2以上20以下であることが好ましく、5以上15以下であることがより好ましい。
この感熱性を有するシート状の感熱型接着剤は、常温では接着力及び粘着力の無い固体であるが、加熱することで溶融し、冷却固化する時に接着力を発現する接着剤からなる。
また、常温で単に圧力を加えて接着する感圧型接着剤とは異なり、シート状の感熱型接着剤は加熱により溶融することで、ベルト基材12及び蛇行防止ガイド部材14の表面に濡れ馴染み、細かな凹凸にも入り込み固化させることができるので、上記感圧型接着剤よりも接着強度が高まる。
ここで、感熱型接着剤とは、被着体(ここで言うベルト基材12及び蛇行防止ガイド部材14)を接着するにあたって、固体から液体へ、液体から固体へ等の状態の変化の起こるものをいい、接着にあたっての状態の変化を必要としない粘着剤とは区別されるものである。
本発明の画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像をトナーによりトナー像を形成して現像する現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記トナー像を記録媒体に定着する定着手段と、既述の本発明のエンドレスベルトと、を備えることを特徴とする。本発明の画像形成装置としては、例えば、現像装置内に単色のトナーのみを収容する通常のモノカラー画像形成装置や、感光体ドラム等の像保持体上に担持されたトナー像を中間転写体に順次一次転写を繰り返すカラー画像形成装置、各色毎の現像装置を備えた複数の像保持体を中間転写体上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置があげられる。
なお、上記中間転写ベルト102として、本発明のエンドレスベルト10が用いられる。
以上のようにして、画像を形成することができる。
図7に示す画像形成装置200は、Y色のトナー像を形成するための画像形成ユニット201Y、M色のトナー像を形成するための画像形成ユニット201M、C色のトナー像を形成するための画像形成ユニット201C、及び黒色(BK)のトナー像を形成するための画像形成ユニット201BKと、表面に用紙を担持して搬送する用紙搬送ベルト206と、用紙を上記各画像形成ユニット201へ搬送する用紙搬送ロール208と、用紙上に形成されたトナー像を該用紙へ定着させる定着装置(定着手段)209と、クリーニング装置を含んで構成されている。なお、上記Y色のトナー像を形成するための画像形成ユニット201Y、M色のトナー像を形成するための画像形成ユニット201M、C色のトナー像を形成するための画像形成ユニット201C、及び黒色(BK)のトナー像を形成するための画像形成ユニット201BKを総称する場合には、画像形成ユニット201と称して説明する。
用紙搬送ベルト206として、本発明のエンドレスベルトが用いられる。
−ポリイミド樹脂を含むエンドレスベルト−
(ポリアミド酸溶液(A)の調製)
3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)と4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(DDE)とをモノマー成分として含むポリアミド酸のN−メチルー2ピロリドン(NMP)溶液(宇部興産製ユーワニスS(固形分18質量%)に、この溶液中のポリイミド系樹脂を形成することが可能な原料の固形分100質量部に対して、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23質量部になるよう添加して、衝突型分散機(シーナス製GeanusPY)を用い、圧力200MPaで、Φ0.1mmのオリフイスを通過させるとともに、2分割したスラリーを衝突させることを5回行い分散を行ない、基材用のカーボンブラック入りポリアミド酸溶液(A)を得た。
その後、金型の内面に形成された皮膜を剥離して、この皮膜を金属芯体の外周を覆うように被覆して400℃まで2℃/分の昇温速度で昇温し、更に400℃で30分加熱し、皮膜に残留する溶媒及び脱水閉環水を除去すると共に、イミド転化反応を完結させた。その後金属芯体を室温(23℃)にまで冷却した後に、金属芯体表面に形成されたポリイミドフィルムを剥離することにより、外径168mm、幅368mm、厚みが0.08mmのポリイミド樹脂を含むエンドレスベルトを得た。この無端ベルトの表面抵抗率は1×1012Ω/□、体積抵抗率は3.2×109Ωcm、ヤング率は、3800MPaであった。
3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)と4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(DDE)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(宇部興産製ユーワニスS(固形分20質量%)を円筒状金型内面に、ディスペンサーを介して塗膜の厚みが0.5mmとなるように塗布し、金型を1500rpmで15分間回転させて均一な厚みを有する塗膜を形成した後、金型を250rpmで回転させながら、金型の外側より60℃の熱風を30分間あてた後、150℃で60分間加熱し、その後、室温にまで冷却して皮膜を形成した。
住友化学(株)製ポリエーテルエーテルケトンシート(商品名スミライトFS−1100C、厚さ100μm)を用いた。ポリエーテルエーテルケトンシートの熱膨張係数は3×10−5/℃であった。
古河電工(株)製ポリイミドチューブ(内径0.2mm、厚さ0.04mm、外径0.28mm:商品名PIT−S−0.20)を用いた。ポリイミドチューブの熱膨張係数は5×10−5/℃であった。
ポリイミドの円柱形状の線として、外径0.28mmのポリイミド線を用いた。ポリイミド線の熱膨張係数は、5×10−5/℃であった。
タイガースポリマー(株)タイプレンTR100−70を用いた。弾性体シートの熱膨張係数は、45×10−5/℃であった。
日本ポリウレタン(株)製の1液タイプのウレタン系接着剤を用いるNIMDI系ウレタン樹脂ニッポラン2301(日本ポリウレタン(株)製)を用いた。
前記ポリイミドシートを補強部材18として、前記弾性体シートを弾性部材16として用いて、図3と同様の構造の蛇行防止ガイド部材14Aを以下の作製方法に記載の方法で作製した。尚、得られた蛇行防止ガイド部材は、厚さ0.5mm、幅5mmの蛇行防止ガイド部材であり、弾性部材16、補強部材18、弾性部材16、補強部材18、弾性部材16の順に積層した層構成であり、それぞれの部材の厚さは0.1mmであった。
・蛇行防止ガイド部材の作製方法
前記弾性体シート/前記接着剤/前記ポリイミドシート/前記接着剤/前記弾性体シート/前記接着剤/前記ポリイミドシート/前記接着剤/前記弾性体シートの順で積層し、0.294MPaの圧力で100℃で2分間加熱加圧することで蛇行防止ガイド部材を得た。
厚さ0.5mm、幅5mmの前記弾性体シート中に、前記外径0.28、厚さ0.04mmの前記ポリイミドチューブ25本を有する、図4と同様の構造の蛇行防止ガイド部材14Bを以下の作製方法に記載の方法で作製した。
・蛇行防止ガイド部材の作製方法
幅5mm、厚さ0.5mmの弾性体シートが未硬化の時に、外径0.28、厚さ0.04mmの前記ポリイミドチューブを25本並列に並べて、更に、未硬化の弾性体シートを積層し、0.5MPaの圧力で80℃で5分間加熱加圧することで蛇行防止ガイド部材を得た。得られた蛇行防止ガイド部材を実施例1と同様にして、蛇行防止ガイド部材付きエンドレスベルトを製作した。
実施例1と同様の層構成で、シームレス形状の蛇行防止ガイド部材を以下の作製方法に記載の方法で作製した。
・蛇行防止ガイド部材の作製方法
前記ポリイミド樹脂を含むエンドレスベルト(ベルト基材、外周168mm、厚さ0.08mm、幅363mm)の内周長より1mm小さい外径の金属性マンドレルに、実施例1と同じ構成の蛇行防止ガイド部材の材料を積層し、0.294MPaの圧力で100℃で2分間加熱加圧することによりシームレス形状の蛇行防止ガイド部材を得た。
次いで、前記ポリイミド樹脂を含むエンドレスベルトの内周長と同じ外径の金属性のマンドレルの、ポリイミド樹脂を含むエンドレスベルトの蛇行防止ガイド部材を貼り付ける部位に、蛇行防止ガイド部材の形状(幅5mm、深さ.0.5mm)に溝を設け、この溝に上記蛇行防止ガイド部材を弾性を有する接着剤(セメダイン(株)製;スーパ−X)を介してエンドレスベルトに貼り付けて、蛇行防止ガイド部材付きエンドレスベルトを製作した。
図9に示す構造の蛇行防止ガイド部材14Cを以下の作製方法に記載の方法で作製した。尚、得られた蛇行防止ガイド部材は、厚さ0.5mm、幅5mmの蛇行防止ガイド部材であり、弾性部材16の厚さは0.4mmであり、補強部材18の厚さは0.1mmであった。
・蛇行防止ガイド部材の作製方法
前記弾性体シート/前記接着剤/前記ポリイミドシートの順で積層し、0.294MPaの圧力で100℃で2分間加熱加圧することで蛇行防止ガイド部材を得た。得られた蛇行防止ガイド部材を実施例1と同様にして、ベルト基材側から弾性部材、補強部材の順で層が形成された蛇行防止ガイド部材付きエンドレスベルトを製作した。
実施例1と同様の層構成で、ポリイミドシートの代わりに前記厚さ100μmのポリエーテルエーテルケトンシートを用いた以外は、実施例1と同様にして蛇行防止ガイド部材付きエンドレスベルトを製作した
実施例2において、厚さ0.5mm、幅5mmの前記弾性体シート中の補強部材として、前記外径0.28、厚さ0.04mmの前記ポリイミドチューブ25本を、外径0.2mmの円柱形状の前記ポリイミドの円柱形状の線25本に変更したこと以外、実施例2と同様にして、蛇行防止ガイド部材を作製した。
得られた蛇行防止ガイド部材を実施例1と同様にして、蛇行防止ガイド部材付きエンドレスベルトを製作した。
前記ポリイミドシートを補強部材18として、前記弾性体シートを弾性部材16として用いて、図3と同様の構造の蛇行防止ガイド部材14Aを以下の作製方法に記載の方法で作製した。尚、得られた蛇行防止ガイド部材は、厚さ0.6mm、幅5mmの蛇行防止ガイド部材であり、弾性部材16、補強部材18、弾性部材16、補強部材18、弾性部材16、補強部材18の順に積層した層構成であり、それぞれの部材の厚さは0.1mmであった。
前記弾性体シート/前記接着剤/前記ポリイミドシート/前記接着剤/前記弾性体シート/前記接着剤/前記ポリイミドシート/前記接着剤/前記弾性体シート/前記接着剤/前記ポリイミドシートの順で積層し、0.294MPaの圧力で100℃で2分間加熱加圧することで蛇行防止ガイド部材を得た。・蛇行防止ガイド部材の作製方法
次いで、前記ポリイミド樹脂を含むエンドレスベルトの内周長と同じ外径の金属性のマンドレルに、ポリイミド樹脂を含むエンドレスベルトの蛇行防止ガイド部材を貼り付ける部位に、蛇行防止ガイド部材の形状(幅5mm、深さ.0.6mm)に溝を設け、この溝に上記蛇行防止ガイド部材を弾性を有する接着剤(セメダイン(株)製;スーパ−X)を介してエンドレスベルトを貼り付けて、蛇行防止ガイド部材付きエンドレスベルトを製作した。
タイガースポリマー(株)タイプレンTR100−70の弾性体(幅5mm。厚さ0.5mm)を蛇行防止ガイド部材として、弾性を有する接着剤(セメダイン(株)製;スーパ−X)を介して、実施例1と同様にして、蛇行防止ガイド部材エンドレスベルトを製作した。
実施例1〜7、及び比較例1で作製したエンドレスベルト各々を、図8に示すように、支持ロール22として、一対の同一の外径を有する支持ロール300及び支持ロール302によって、5Nの張力で張架し、軸のアライメントを1mmずらして、このエンドレスベルトの外周が120mm/secの速度で100,000回転走行させる走行テストを行い、エンドレスベルトの支持ロールから離脱するか否かを以下の評価基準で評価した。
◎:100,000回転走行まで、エンドレスベルトが離脱しない。
○:80,000回転走行まで、エンドレスベルトが離脱しない。
△:50,000回転走行まで、エンドレスベルトが離脱しない。
×:50,000回転走行までに、エンドレスベルトが離脱する。
12 ベルト本体
14、14A、14B、14C 蛇行防止ガイド部材
16 弾性部材
18 シート状の補強部材
20 円筒状の補強部材
100、200 画像形成装置
Claims (7)
- 無端状のベルト基材と、該ベルト基材の少なくとも片側の側縁に沿って帯状の蛇行防止ガイド部材と、が設けられ、前記蛇行防止ガイド部材が、弾性部材と、該蛇行防止ガイド部材の長手方向に沿って形成される補強部材と、の複合体であることを特徴とするエンドレスベルト。
- 前記補強部材の熱膨張係数が、前記弾性部材の熱膨張係数よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載のエンドレスベルト。
- 前記弾性部材及び前記補強部材が、シート状であり、該弾性部材及び該補強部材が、前記ベルト基材の厚み方向に積層されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のエンドレスベルト。
- 前記補強部材が、円筒形状又は円柱形状であることを特徴とする請求項1又は2に記載のエンドレスベルト。
- 前記補強部材が、ポリイミド樹脂を含有していることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のエンドレスベルト。
- 前記蛇行防止ガイド部材が、シームレス形状であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載のエンドレスベルト。
- 像保持体と、前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像をトナーによりトナー像を形成して現像する現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記トナー像を記録媒体に定着する定着手段と、請求項1〜6の何れか1項に記載のエンドレスベルトと、を備えることを特徴とする画像形成装置。
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