JP2008257118A - 画像形成装置用の無端状ベルト、画像形成装置用のベルト張架装置および画像形成装置 - Google Patents
画像形成装置用の無端状ベルト、画像形成装置用のベルト張架装置および画像形成装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】ベルト本体と、凸状部材と、前記ベルト本体および前記凸状部材を接着する、ガラス転移点(Tg)が−10℃以下(好ましくは−60℃以下)であり、更に好ましくは融点(Tm)が100℃以上130℃以下である接着部と、を有する画像形成装置用の無端状ベルト、および当該画像形成装置用の無端状ベルトを備える画像形成装置。
【選択図】なし
Description
更には、上記接着部として、結晶性ポリエステル系素材の感熱型薄膜状接着剤を用いる方法(例えば、特許文献6参照)が開示されている。
すなわち請求項1に係る発明は、ベルト本体と、凸状部材と、前記ベルト本体および前記凸状部材を接着する、ガラス転移点(Tg)が−10℃以下である接着部と、を有する画像形成装置用の無端状ベルトである。
以下、図面を参照して第1の実施形態に係る画像形成装置用の無端状ベルトを説明する。
尚、第1の実施形態に係る画像形成装置用の無端状ベルトは、ベルト本体と、凸状部材と、前記ベルト本体および前記凸状部材を接着する接着部と、を有し、前記接着部のガラス転移点(Tg)が−10℃以下であることを特徴とする。
第1の実施形態に係る画像形成装置用の無端状ベルトは、電子写真式複写機、レーザープリンター等における感光装置、中間転写装置、転写分離装置、搬送装置、帯電装置、現像装置、定着装置等に好適に使用される。尚、第1の実施形態に係る画像形成装置用の無端状ベルトを構成するベルト本体は、画像形成装置用の無端状ベルトの用途、機能等に応じて、材質、形状、大きさ等が設定される。
図1に示す第1の実施形態に係る画像形成装置用の無端状ベルト1は、ベルト本体2の表面に側縁に沿うようにして凸状部材3を設けたものであり、該凸状部材3は、図2に示す通り、接着部4を介してベルト本体2に設けられている。尚、図1においては、ベルト本体2の内側面に凸状部材3が設けられているが、画像形成装置用の無端状ベルト1の適用される用途に応じて、ベルト本体2の外側面に設けてもよい。
また、前記接着部4で接着された前記ベルト本体2と前記凸状部材3とのスラスト型剥離強度は、22℃55%RHの環境において15N/mm以上25N/mm以下であることが好ましい。
図1に示す第1の実施形態に係る画像形成装置用の無端状ベルト1が、例えば中間転写装置における中間転写ベルトや搬送装置における記録媒体搬送ベルトに用いられる場合などには、表面にトナー像が転写される記録媒体を保持する記録媒体保持面を有し、また感光装置における感光体ベルトに用いられる場合などには、トナー像が形成されるトナー像保持面を有する(何れも図1における外側面)。更に、第1の実施形態に係る画像形成装置用の無端状ベルト1では、ベルト本体2の内側面表面に側縁に沿うようにして凸状部材3が設けられる。
凸状部材3としては、デュロメータ硬さがA60以上A90以下の弾性部材であることが好ましく、特に好ましくは、デュロメータ硬さがA70以上A90以下の範囲である。尚、デュロメータ硬さは、JIS−K6253(2001年)に準拠した硬さである。
まず、本明細書において「接着部」とは、被着体(図1および図2に示す画像形成装置用の無端状ベルト1においては、ベルト本体2および凸状部材3)同士が加熱または加圧されて接着された部分をいい、接着剤や粘着剤を介して被着体同士が接着されていても、接着剤や粘着剤を介さずに被着体同士が直接接着されていてもよい。
また上記「接着剤」とは、被着体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。
また、融点(Tm)が80℃以上140℃以下であることが好ましく、更には100℃以上130℃以下であることが特に好ましい。
ガラス転移点(Tg)の測定は、アルミ製のクリンプセル Al Φ6×1.5mmに試料約1gを入れ、液化窒素用冷却槽に試料を設置して、液体窒素を用いて−140℃まで試料を冷却し、次いで試料を100℃まで20℃/分の割合で昇温させ、何も入れていない空のアルミ製のクリンプセルとの示差熱曲線(吸熱曲線)を求める。この吸熱曲線の変曲点をガラス転移点(Tg)として求めることができる。
本明細書に記載するガラス転移点(Tg)および融点(Tm)は、上記の方法によって測定した値である。
前記画像形成装置用の無端状ベルト1の作製は、シート状のベルト本体2と凸状部材3とを接着部4を介して接着し、その後ベルト本体2の端部間を接着して環状の無端状ベルトを作製してもよいし、ベルト本体2を環状に形成した後に凸状部材3を接着部4を介して接着して画像形成装置用の無端状ベルト1を作製してもよい。凸状部材3は、ベルト本体2の片方の側縁に沿って設けてもよいが、ベルト本体2の両方の側縁に沿って設けることがより好ましい。凸状部材3のベルト本体2への接着位置(側縁からの距離)は、画像形成装置用の無端状ベルト1の用途、機能、画像形成装置用の無端状ベルト1を用いる装置等に応じて設定することができる。
図1および図2に示す画像形成装置用の無端状ベルト1においては、前述の通り、接着部4により接着されたベルト本体2と凸状部材3のT型剥離強度は、10℃15%RHの低温低湿環境において0.4N/mm以上であることが好ましく、また22℃55%RHの常温常湿環境において0.8N/mm以上であることが好ましい。また、特に限定されるわけではないが、上限としては2.0N/mm以下であることが好ましい。
ここで、T型剥離強度は、画像形成装置用の無端状ベルト1の作製の際おける接着部4の接着温度により制御することができ、接着温度をより高温にするほどT型剥離強度も高くなる。T型剥離強度を上記範囲とするために、具体的には、80℃〜140℃の温度範囲が好ましく用いられる。
図3は、T型剥離試験の説明図である。図3(a)はT型剥離試験の試験片30を作製する部分を示す。図3(b−1)および(b−2)は試験片30の側面図を示す。図3(c)はT型剥離試験の試験方法の説明図である。
図1および図2に示す画像形成装置用の無端状ベルト1においては、前述の通り、接着部4により接着されたベルト本体2と凸状部材3のスラスト剥離強度は22℃55%RHの常温常湿環境において15N/mm以上25N/mm以下であることが好ましい。
ここで、スラスト剥離強度は、画像形成装置用の無端状ベルト1作製の際おける接着部4の接着温度により制御することができ、接着温度をより高温にするほどスラスト剥離強度も高くなる。スラスト剥離強度を上記範囲とするために、具体的には、80℃〜140℃の温度範囲が好ましく用いられる。
図4は、スラスト剥離試験の説明図であり、図4(a)は試験片40を示す平面図、図4(b)は試験片40を図4(a)の矢印Dの方向から見た側面図、図4(c)は試験方法の説明図であり、試験片40をベルト固定部材42に挿入する前の状態を示す図、図4(d)は試験片40をベルト固定部材42に挿入した状態を示す図、図4(e)は図4(d)の縦断面拡大図である。
22±2℃、55±5%RHの環境下で、前記ベルト本体2と前記凸状部材3とが剥離した時の力P2(N)を測定し、測定したP2(N)と前記固定部材42の幅W2(10mm)とからスラスト剥離強度(P2/W2)(N/mm)を算出する。
次いで、図面を参照し、第2〜第4の実施形態に係る画像形成装置について説明する。
尚、第2〜第4の実施形態に係る画像形成装置は、前記第1の実施形態に係る画像形成装置用の無端状ベルトを用いた画像形成装置であれば特に限定されるものではなく、該画像形成装置用の無端状ベルトは、例えば用紙搬送ベルトや中間転写ベルトとして用いられ、また感光体ベルト、帯電ベルト、現像ベルト、定着ベルト等にも用い得る。
画像形成装置の態様としては、現像装置内に単色のトナーのみを収容する通常の単色画像形成装置や、感光体ドラム等の像保持体上に保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多色画像形成装置、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多色画像形成装置等が挙げられる。
を介して、導電性ローラ125と接触する第1転写領域を形成している(ここで、前記ローラにおける「導電性」とは体積抵抗率が107Ω・cm未満を意味する)。
以上のようにして、画像を形成することができる。
図6に示す第3の実施形態に係る画像形成装置において、ユニットY、M、C、BKは、矢印の時計方向に所定の周速度(プロセススピード)をもって回転可能に、それぞれ感光体ドラム201Y、201M、201C、201BKが備えられる。感光体ドラム201Y、201M、201C、201BKの周囲には、帯電ロール202Y、202M、202C、202BKと、露光器203Y、203M、203C、203BKと、各色現像装置(イエロー現像装置204Y、マゼンタ現像装置204M、シアン現像装置204C、ブラック現像装置204BK)と、感光体ドラム清掃部材205Y、205M、205C、205BKとがそれぞれ配置されている。
以上により用紙上に所望の画像が形成される。
具体的には、感光体79表面を帯電する帯電ローラ83(帯電装置)、感光体79表面を露光し静電潜像を形成するレーザー発生装置78(露光装置)、感光体79表面に形成された潜像を、現像剤を用いて現像し、トナー像を形成する現像器85(現像装置)、現像したトナー像を中間転写ベルト86に転写する転写ロール80、感光体79に付着したトナーやゴミ等を除去する感光体清掃部材84(清掃装置)、被転写材上のトナー像を定着する定着ローラ72等必要に応じて公知の方法で備えることができる。感光体79と転写ロール80は、図7に示すとおり、感光体79直上に配置していても、感光体79直上からずれた位置に配置していてもよい。
第4の実施形態に係る画像形成装置においては、感光体79の周囲に、反時計回りに帯電ロール83、現像器85、中間転写ベルト86を介して配置された1次転写ロール80、感光体清掃部材84が配置され、これら1組の部材が、1つの色に対応した現像ユニットを形成している。また、この現像ユニット毎に、現像器85に現像剤を補充するトナーカートリッジ71がそれぞれ設けられており、各現像ユニットの感光体79に対して、帯電ロール83の(感光体79の回転方向)下流側であって現像器85の上流側の感光体79表面に画像情報に応じたレーザー光を照射することができるレーザー発生装置78が設けられている。
<画像形成装置用の無端状ベルトの作製>
図1は、第1の実施形態に係る画像形成装置用の無端状ベルトの一例を示す構成概略図である。
図1において、画像形成装置用の無端状ベルトは、ベルト本体2および前記ベルト本体2の端縁に沿って接着された凸状部材3を有しており、図示しないベルト支持ロールによって回転可能に支持された状態にある。
(ポリイミド基材(I)の形成)
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(ジーナス製GeanusPY)を用い、圧力200MPaで、最小面積が1.4mm2で2分割後衝突させ、再度2分割する経路を5回通過させて、混合して、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およ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(22℃)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薄膜を剥離することにより、厚みが0.08mmのベルト本体(ポリイミド基材(I))を得た。このポリイミド基材(I)の表面抵抗は1×1012Ω/□、体積抵抗率は3.2×109Ωcm、ヤング率は3800MPaであった。
ポリアミドイミド樹脂として、溶剤可溶型のポリアミドイミド樹脂(東洋紡(株)製:バイロマックスHR16NN(固形分18質量%、溶剤:メチル−2ピロリドン))、導電剤として、カーボンブラック(デギサ(株)製スペシャルブラック4:pH3、揮発分14質量%)を樹脂成分100質量部あたり、25質量部添加して、高圧衝突分散機(ジーナス(株)製)を用い、150MPaにて、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回行い分散を行った。この液を外径168mmのアルミ製パイプの外面に塗布し、150℃で30分間回転乾燥後、250℃で1時間加熱して、外径168mmで、幅368mmのベルト本体(ポリアミドイミド基材(II))を得た。このポリアミドイミド基材(II)の表面抵抗率は1.1×1012Ω/□であった。
前記ポリイミド基材(I)およびポリアミドイミド基材(II)のそれぞれに対し、下記の方法により凸状部材を設けた。尚、凸状部材3として、タイガースポリマー(株)製の、JIS硬度70度、厚さ1mmの熱硬化性ウレタンゴムシート(タイプレンTR100−70)を幅5mmに加工した。
−T型剥離強度試験−
T型剥離強度試験は、前述の方法で行った。試験機は、アイコーエンジニアリング社製精密荷重試験機MODEL−1605Nを用いた。強度試験は回数N=5(回)の評価を行い、最小値とした。また、本試験においては前記W1を5mmとした。
尚、下記表1においては、常温常湿環境(10℃15%RH)を「B環境」と、低温低湿環境(22℃55%RH)を「C環境」と示す。
スラスト剥離強度試験は、前述の方法で行った。試験機は、アイコーエンジニアリング社製精密荷重試験機MODEL−1605Nを用いた。
凸状部材の剥離が発生するまでに要した画像形成装置用の無端状ベルトの回転数より、ベルト寿命を判定した。富士ゼロックス社製DC1250を用い、軸のアライメントを1mmずらして、画像形成装置用の無端状ベルトが常に片側による状態にして画像形成装置用の無端状ベルトを駆動させ、ベルト1周を1cycleとして算出した。ベルト寿命の評価基準は以下の通りである。
「◎」:2000kcycle以上
「○」:1600kcycle以上2000kcycle未満
「×」:1600kcycle未満
上記T型剥離強度試験、スラスト剥離強度試験およびベルト寿命の評価から、下記基準により総合評価を行った。
「○」:ベルト寿命、保管特性(T型剥離強度およびスラスト剥離強度)での問題なし
「△」:ベルト寿命には問題はないが、保管特性での問題あり
「×」:ベルト寿命、保管特性とも問題あり
実施例1において、凸状部材の接着に用いた結晶性ポリエステル系感熱型薄膜形状の接着剤(日清紡製、GM−913)を、結晶性ポリエステル系感熱型薄膜形状の接着剤(日清紡製、GM−920)に変更し、且つ本接着の際の接着条件(加熱温度および加熱時間)を下記表1に記載のように変更した以外は、上述の方法により画像形成装置用の無端状ベルトを作製し、評価を行った。
実施例1において、凸状部材の接着に用いた結晶性ポリエステル系感熱型薄膜形状の接着剤(日清紡製、GM−913)を、結晶性ポリエステル系感熱型薄膜形状の接着剤(日清紡製、GA−6400)に変更し、且つ本接着の際の接着条件(加熱温度および加熱時間)を下記表1に記載のように変更した以外は、上述の方法により画像形成装置用の無端状ベルトを作製し、評価を行った。
実施例1において、凸状部材の接着に用いた結晶性ポリエステル系感熱型薄膜形状の接着剤(日清紡製、GM−913)を、結晶性ポリエステル系感熱型薄膜形状の接着剤(ソニーケミカル製、D3600)に変更し、且つ本接着の際の接着条件(加熱温度および加熱時間)を下記表1に記載のように変更した以外は、上述の方法により画像形成装置用の無端状ベルトを作製し、評価を行った。
実施例1において、凸状部材の接着に用いた結晶性ポリエステル系感熱型薄膜形状の接着剤(日清紡製、GM−913)を、ウレタン系感熱型薄膜形状の接着剤(ダイセル製、6501)に変更し、且つ本接着の際の接着条件(加熱温度および加熱時間)を下記表1に記載のように変更した以外は、上述の方法により画像形成装置用の無端状ベルトを作製し、評価を行った。
実施例1において、凸状部材の接着に用いた結晶性ポリエステル系感熱型薄膜形状の接着剤(日清紡製、GM−913)を、ポリアミド系感熱型薄膜形状の接着剤(ダイセル製、2401)に変更し、且つ本接着の際の接着条件(加熱温度および加熱時間)を下記表1に記載のように変更した以外は、上述の方法により画像形成装置用の無端状ベルトを作製し、評価を行った。
実施例1において、凸状部材の接着に用いた結晶性ポリエステル系感熱型薄膜形状の接着剤(日清紡製、GM−913)を、アクリル系感熱型薄膜形状の接着剤(日東電工製、5015)に変更し、且つ本接着の際の接着条件(加熱温度および加熱時間)を下記表1に記載のように変更した以外は、上述の方法により画像形成装置用の無端状ベルトを作製し、評価を行った。
<1> ベルト本体と、凸状部材と、前記ベルト本体および前記凸状部材を接着する、ガラス転移点(Tg)が−10℃以下である接着部と、を有する画像形成装置用の無端状ベルトである。該構成とすることにより、接着部のガラス転移点を考慮していないものに比べて、環境変化によってもベルト本体と凸状部材との良好な接着性を得ることができる。
<2> 前記ガラス転移点(Tg)が、−60℃以下である前記<1>に記載の画像形成装置用の無端状ベルトである。該構成とすることにより、接着部のガラス転移点を考慮していないものに比べて、環境変化によってもベルト本体と凸状部材とのより良好な接着性を得ることができる。
<3> 前記接着部の融点(Tm)が80℃以上140℃以下である前記<1>又は<2>に記載の画像形成装置用の無端状ベルトである。該構成とすることにより、接着部の融点を考慮していないものに比べて、良好な接着性を得ることができると共に、接着時の加熱による無端状ベルトの劣化を好適に防止することができる。
<4> 前記接着部の融点(Tm)が100℃以上130℃以下である前記<1>又は<2>に記載の画像形成装置用の無端状ベルトである。該構成とすることにより、接着部の融点を考慮していないものに比べて、良好な接着性を得ることができると共に、接着時の加熱による無端状ベルトの劣化を好適に防止することができる。
<5> 前記接着部に結晶性の樹脂が含有されてなる前記<1>乃至<4>の何れか1項に記載の画像形成装置用の無端状ベルトである。該構成とすることにより、接着部に含有させる樹脂の結晶性を考慮していないものに比べて、より良好な接着性を得ることができる。
<6> 前記結晶性の樹脂が結晶性ポリエステルである前記<5>に記載の画像形成装置用の無端状ベルトである。該構成とすることにより、本構成を有しないものに比べて、より良好な接着性を得ることができる。
<7> 10℃15%RHの環境において、前記ベルト本体と前記凸状部材とのT型剥離強度が0.4N/mm以上である前記<1>乃至<6>の何れか1項に記載の画像形成装置用の無端状ベルトである。該構成とすることにより、低温低湿環境下における耐久性を向上させることができる。
<8> 22℃55%RHの環境において、前記ベルト本体と前記凸状部材とのT型剥離強度が0.8N/mm以上であり、かつスラスト剥離強度が15N/mm以上25N/mm以下である前記<1>乃至<7>の何れか1項に記載の画像形成装置用の無端状ベルトである。該構成とすることにより、常温常湿環境下における耐久性を向上させることができる。
<9> 前記ベルト本体の耐熱温度が150℃以上である前記<1>乃至<8>の何れか1項に記載の画像形成装置用の無端状ベルトである。該構成とすることにより、接着時の加熱による無端状ベルトの劣化を好適に防止することができる。
<10> 前記ベルト本体が、ポリイミド樹脂およびポリアミドイミド樹脂から選択される少なくとも1種が含有されてなる前記<1>乃至<9>の何れか1項に記載の画像形成装置用の無端状ベルトである。該構成とすることにより、大きな負荷がかかる環境でも良好な駆動性を得ることができる。
<11> 前記<1>乃至<10>の何れか1項に記載の画像形成装置用の無端状ベルトと、前記画像形成装置用の無端状ベルトを内面側から回転可能に張架する複数の張架部材と、を備える画像形成装置用のベルト張架装置である。該構成とすることにより、接着部のガラス転移点を考慮していないのもに比べて、ベルトの破断が抑制され、機械的寿命を向上させることができる。
<12> 前記<1>乃至<10>の何れか1項に記載の画像形成装置用の無端状ベルトを備える画像形成装置である。該構成とすることにより、接着部のガラス転移点を考慮していないのもに比べて、環境変化によってもベルト本体と凸状部材との良好な接着性が得られ、画像欠陥を好適に抑制することができる。
2 ベルト本体
3 凸状部材
4 接着部
30 (T型剥離試験用)試験片
40 (スラスト剥離試験用)試験片
86,102 中間転写ベルト
90,120,220 画像形成装置用のベルト張架装置
206 用紙搬送ベルト
Claims (7)
- ベルト本体と、凸状部材と、前記ベルト本体および前記凸状部材を接着する、ガラス転移点(Tg)が−10℃以下である接着部と、を有することを特徴とする画像形成装置用の無端状ベルト。
- 前記ガラス転移点(Tg)が−60℃以下であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置用の無端状ベルト。
- 前記接着部の融点(Tm)が100℃以上130℃以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像形成装置用の無端状ベルト。
- 前記接着部に結晶性の樹脂が含有されてなることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の画像形成装置用の無端状ベルト。
- 前記結晶性の樹脂が結晶性ポリエステルであることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置用の無端状ベルト。
- 請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の画像形成装置用の無端状ベルトと、
前記画像形成装置用の無端状ベルトを内面側から回転可能に張架する複数の張架部材と、
を備えることを特徴とする画像形成装置用のベルト張架装置。 - 請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の画像形成装置用の無端状ベルトを備えることを特徴とする画像形成装置。
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