JP2012242640A - 画像形成装置用ベルト状部材及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像形成装置用ベルト状部材であって、該ベルト状部材は、スラスト方向の中央部の弾性率をE1、端部の弾性率をE2、中央部の破断伸びをH1、端部の破断伸びをH2としたとき、E1≧E2、H2>H1を満たすこと、を特徴とするベルト状部材。
【選択図】図1
Description
しかし、今までの熱可塑性樹脂ベルトは強度面で劣り、ポリイミドなどの転写ベルトではクリープや伸びには強かったが端部が割れやすく補強テープを貼る必要があり、生産性やコストの面で問題があった。
本発明とは確かに電子線を照射させる点では比較可能なところがある。
しかしながらこれらの方法では、連続押出により端部の区別がなく全面に電子線が照射されるため、弾性率が向上したベルトの端部がワレやすいという問題は解消できていない。
特許文献4の特許第4375100号公報には、ベルト外表面耳部に沿って補強テープを貼着することが記載されている。また、特許文献5の特開2005−62822号公報には、一次転写におけるトナー付着力向上のための耐クラック性のあるポリエステルポリエーテルエラストマーと二次転写におけるトナー転写性を担保するためのPET樹脂よりも可繞性に優れたポリブチレンテレフタレートとのポリマーアロイバインダー中に導電性材料を分散してなる転写ベルトが記載されているが、このベルトは、端部補強テープを用いることが推奨されることが記載されているものであって、ベルトの端部強度が充分であることを窺わせるものではない。
このように、画像形成装置用ベルトに関する多くの技術が提案されていても、未だ改善すべき余地が多いベルト部材及びそのための導電性成型用材料について、我々は長年検討をし各種成果を公表してきており、例えばその一部として先に、中間抵抗域(体積抵抗で106〜1010Ω・cmの域)の転写ベルトの電気抵抗を容易に制御することができ、電気抵抗の変化やイオン導電剤のベルト表面へのブリードアウトもなく、押出成型時の加工性を損なうことがないシームレスベルト及びこのベルトを用いた画像形成装置を提供できる、少なくとも、導電性フィラー、熱可塑性樹脂及び該熱可塑性樹脂と相溶しない熱可塑性非相溶物を含有し、前記熱可塑性樹脂が連続相を形成し、前記熱可塑性非相溶物が不連続相を形成しており、前記導電性フィラーが前記連続相中に分散しているシーブレスベルトを提案(特許文献6の特願2010−048910号明細書参照)している。
(1)「画像形成装置用ベルト状部材であって、該ベルト状部材は、スラスト方向の中央部の弾性率をE1、端部の弾性率をE2、中央部の破断伸びをH1、端部の破断伸びをH2としたとき、E1≧E2、H2>H1を満たすこと、を特徴とするベルト状部材」、
(2)「上記中央部の幅は、スラスト長さの50%以上であることを特徴とする前記(1)に記載のベルト状部材」、
(3)「上記中央部は、画像領域以上であることを特徴とする前記(1)又は(2)に記載のベルト状部材」、
(4)「上記中央部は、クリーニング領域以上であることを特徴とする前記(1)乃至(3)のいずれかに記載のベルト状部材」、
(5)「電子線照射されてなることを特徴とする前記(1)乃至(4)のいずれかに記載のベルト状部材」、
(6)「電子線架橋助剤が添加されてなることを特徴とする前記(5)に記載のベルト状部材」、
(7)「上記電子線照射の加速電圧が40kV以上で吸収線量が1000kGy以下であることを特徴とする前記(5)又は(6)に記載のベルト状部材」、
(8)「酸化防止剤が添加されていることを特徴とする前記(1)乃至(7)のいずれかに記載のベルト状部材」、
(9)「前記(1)乃至(8)のいずれかに記載のベルト状部材を用いてなる画像形成装置」。
架橋剤としては、電子線の照射により架橋反応を発現させうるものであれば、特に制限されるものではないが、好適には、アリル系多官能モノマーを用いる。
かかるアリル系多官能モノマーとしては、具体的には例えば、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、トリメタアリルイソシアヌレート、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート(DA−MGIC)などが挙げられ、中でもDA−MGICは、少量で架橋効果が発現するため好適である。
また、他の架橋剤としては、多官能(メタ)アクリル系モノマーとして、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、トリス(メタクリロキシエチル)イソシアヌレートおよびこれらの混合物を用いることもできる。
これらは所望に応じ、1種を単独で使用しても、いずれか2種以上の混合物として使用してもよく、その好適配合量としては、樹脂成分100重量部に対し0.5〜15重量部、特には、2〜10重量部程度である。配合量が多すぎると、外観不良や強度低下に繋がるため好ましくない。
2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、1,6−ヘキサンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2−t−ブチル−6−(3’−t−ブチル−5’−メチル−2’−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、(2,2−チオ−ジエチレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ジブチルヒドロキシトルエン、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート等のヒンダードフェノール系酸化防止剤やテトラキス−(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)4,4−ビフェニレンジホスフォナイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチル)フェニルフォスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)フォスファイト等のリン系酸化防止剤等のフェノール系酸化防止剤及び/又はリン系酸化防止剤を添加するのが好ましい。
これらの酸化防止剤のうち、フェノール系酸化防止剤は単独でも用いることができるが、リン系酸化防止剤と併用して用いることができ、その添加量は、0.02〜0.5wt%(200〜5000ppm)が好ましい。
現在のOA機器のうち、電子写真装置、静電印刷装置、インクジェット印字装置、感熱記録装置等の画像形成装置においては、紙やプラスチックシート等の画像記録媒体を装置中で搬送し、かつ、画像記録媒体上にトナーやインクを、直接又は中間転写媒体を介して、供給するための各種のベルト状部材が用いられているが、以下の本発明の説明においては、典型例として、無端状の中間転写ベルトを例にとって説明する。
プロセスカートリッジ(1)内の帯電ローラで、感光体は帯電され露光により書き込みが行なわれ静電潜像が形成された後、現像ローラにてカートリッジ内のトナーを帯電、搬送させ現像部により静電潜像が現像される。
次にその現像されたトナー像は、転写ベルトにバイアスを印加し電界により1次転写されK、Y、M、Cの順に色重ねされていき、2次転写部にて転写材に同様に電界にてトナー像が2次転写される。その後、定着を通過し転写材に熱溶融されたトナーが定着される。
2次転写部で転写材に転写されずに残ったトナーは、クリーニング部材によってトナーは回収される。低コストを達成するために簡単な構成であるブレード方式のクリーニングがよく採用される。
電子線照射はNHVコーポレーションの電子線照射装置を用いた。
電子線未照射部はシールド部材を用いた。シールド部材は鉛、鉄、ステンレスなどの金属を使用することができる。
ポリフッ化ビニリデン(PVDF)からなるシームレスベルトを、図2に示すように端部をシールド部材(SUS:厚み10mm)で遮蔽し、加速電圧150kV、電子線照射量80kGyを窒素雰囲気下で10m/minの速度でベルトを回転させ、4回転で照射終了とし、計320kGy照射した。
シームレスベルトは幅230mm、周長650mm、膜厚100μm、500v印加時で表面抵抗率1×10^10(23℃ 60%)のものを用いた。
弾性率はJIS−k7127に則して測定した。
比較例1の中間転写ベルトとして、電子線をシールド部材なしで照射したベルトを用意した。
得られたベルトをIPSIO C310((株)リコー製)の中間転写ベルトとして印字率5%を3p/jで90000枚、23℃ 60%環境下で耐久出力した。
その結果を表1に示す。
比較例1のベルトは端部に亀裂が発生し90000枚もたなかった。
端部のシールド部材(SUS:厚み10mm)として、長さをベルト端部から57.5mmのものを作製し、それ以外は実施例1と同様とした。
端部のシールド部材(SUS:厚み10mm)として、長さをベルト端部から11.5mmのものを作製し、それ以外は実施例1と同様とした。
端部のシールド部材(SUS:厚み10mm)として、長さをベルト端部から69mmのものを作製し、それ以外は実施例1と同様とした。
色ずれ評価は、ラダーパターンチャートにより色ずれ量を計測することで行なわれる。
K、Y、M、C4色で、300μmより大きい色ずれを×、300μm以下を○とした。
その結果を表2に示す。
端部のシールド部材(SUS:厚み10mm)を9.2mmとし、画像領域幅と同様の211.6mmを電子線照射部とした。
上記と同様に、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)からなるシームレスベルトを、図2に示すように端部をシールド部材(SUS:厚み10mm)で遮蔽し、加速電圧150kV、電子線照射量80kGyを、窒素雰囲気下で10m/minの速度でベルトを回転させ、4回転で照射終了とし計320kGy照射した。
得られたベルトを、IPSIO C310((株)リコー製)の中間転写ベルトとして、印字率5%を3p/jで90000枚、23℃ 60%環境下で耐久出力した。
上記同様にシールド部材の長さを中央部照射域が75%(172.5mm)となるように調整し、それ以外は同様の方法でベルトを作製・耐久評価を行なった。
特に、フォーマットの決まった文書の連続印刷の後は顕著である。
電子線照射部を画像領域へ広げることで、実施例4のようにひどい凸凹がベルト表面に形成されず、画像品質をそこなうことなく印刷することができた。
結果を表3に示す。
端部のシールド部材部材(SUS:厚み10mm)を4mmとし、クリーニング部の幅と同様の222mmを電子線照射部とした。
上記と同様に、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)からなるシームレスベルトを、図2に示すように端部をシールド部材(SUS:厚み10mm)で遮蔽し、加速電圧150kV、電子線照射量80kGyを、窒素雰囲気下で10m/minの速度でベルトを回転させ、4回転で照射終了とし計320kGy照射した。
耐久時、クリーニング部には現像剤であるトナーや外添剤だけでなく、転写材の紙粉がたまることでトナーや外添剤、紙粉がすり抜けベルトに付着し、成長することでフィルミングを発生することがある。これによりクリーニング不良や画像不良が引き起こされる。
しかし、電子線照射部をクリーニング領域まで広げることでこれらの不具合を解消できることがわかった。
結果を表4に示す。
ポリフッ化ビニリデン(PVDF)からなるシームレスベルトを、図2に示すように端部をシールド部材(SUS:厚み10mm)で遮蔽し、加速電圧150kV、電子線照射量80kGyを窒素雰囲気下で10m/minの速度でベルトを回転させ、4回転で照射終了とし、計320kGy照射した。シームレスベルトは幅230mm、周長650mm、膜厚100μm、500v印加時で表面抵抗率1×10^10(23℃ 60%)のものを用いた。弾性率はJIS−k7127に則して測定した。
比較例5として、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)からなるシームレスベルトにUV(紫外線)照射を高圧UVランプ(ウシオ電気社製)で450W、10分間150mmの照射間隔で全面に照射した。
結果を表5に示す。
ポリフッ化ビニリデン100重量部に、導電性カーボンブラック(デグサ社製)8重量部 分散樹脂を適量添加し、イオン導電剤としてTBAHS:テトラブチルアンモニウムハイドロゲンサルフェート((C4H9)4NHSO4)(広栄化学工業社製)を0.5重量部、さらに架橋剤としてトリアリルイソシアヌレート(日本化薬社製)を0.5重量部添加し、ニーダーで150℃にて80分、混錬後、さらに2本ロールを用いて60分間カーボンブラックの分散を行ない、ペレタイザーでペレット化することで導電性ペレットを得た。
このペレットを用いて押出し成形機を行ない、厚さ100μmのシームレスベルトを作製した。
結果を表6に示す。
φ20のアルミ管に短冊状(15mm×55mm)にしたベルトを巻きつけ固定し、50度90%の環境に2日間放置し、開放したときの開口長さを55mmで除した値をクリープ率とした。
加速電圧40kVで2000kGyの照射線量では巻きつける際にワレが発生した。
まったく電子線を照射しない場合のクリープ率は55%であった。加速電圧20kVではクリープ率に変化はみられないとした。
結果を表7に示す。
ポリフッ化ビニリデン100重量部に、導電性カーボンブラック(デグサ社製)8重量部、酸化防止剤:商品名;Sandostab P−EPQ(リン系酸化防止剤)テトラキス−(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)4,4−ビフェニレンジホスフォナイト(サンド)を0.1重量部、イオン導電剤としてTBAHS:テトラブチルアンモニウムハイドロゲンサルフェート((C4H9)4NHSO4)(広栄化学工業社製)0.5重量部、分散樹脂を適量添加し、イオン導電剤としてさらに架橋剤としてトリアリルイソシアヌレート(日本化薬社製)を0.5重量部添加し、ニーダーで150℃にて80分、混錬後、さらに2本ロールを用いて60分間カーボンブラックの分散を行ない、ペレタイザーでペレット化することで導電性ペレットを得た。
このペレットを用いて押出し成形機を行ない、厚さ100μmのシームレスベルトを作製した。
得られたシームレスベルトを、図2に示すように端部をシールド部材(SUS:厚み10mm)で遮蔽し、加速電圧150kV、電子線照射量80kGyを窒素雰囲気下で10m/minの速度でベルトを回転させ、4回転で照射終了とし計320kGy照射した。
電子線照射後、匂いを嗅いで不快と感じた場合を×とした。
酸化防止剤がない場合は異臭を放っていた。
結果を表8に示す。
さらにこのうち、ベルトの高弾性部が50%以上ある場合には、張架してもベルトの伸びは大きくならずまたクリープも抑えられるため色ずれを起こすことなく高品質な画像を確保でき、ベルトの高弾性部が画像領域に存在する場合には、トナー画像の押圧によるベルトの塑性変形がおきずに高品質の画像を確保でき、ベルトの高弾性部がクリーニング領域まで存在する場合には、トナーや外添剤、紙粉によるフィルミングが生じずに高品質な画像を確保でき、ベルトの高弾性部は電子線照射により作製されたものである場合には、効率よく生産でき、架橋助剤が添加されているときには、電子線を照射するとより高弾性をえることができ、クリープや伸びなどによる色ずれやフィルミングなど抑制でき、電子線照射を40kV以上で照射線量を1000kGy以下にするときには、クリープ率がより改善でき、酸化防止剤を添加するときには、カルボン酸化合物の生成を抑制し電子線照射による異臭を抑制できるという優れた効果が発揮されることが理解される。
Claims (9)
- 画像形成装置用ベルト状部材であって、該ベルト状部材は、スラスト方向の中央部の弾性率をE1、端部の弾性率をE2、中央部の破断伸びをH1、端部の破断伸びをH2としたとき、E1≧E2、H2>H1を満たすこと、を特徴とするベルト状部材。
- 上記中央部の幅は、スラスト長さの50%以上であることを特徴とする請求項1に記載のベルト状部材。
- 上記中央部は、画像領域以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のベルト状部材。
- 上記中央部は、クリーニング領域以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のベルト状部材。
- 電子線照射されてなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のベルト状部材。
- 電子線架橋助剤が添加されてなることを特徴とする請求項5に記載のベルト状部材。
- 上記電子線照射の加速電圧が40kV以上で吸収線量が1000kGy以下であることを特徴とする請求項5又は6に記載のベルト状部材。
- 酸化防止剤が添加されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のベルト状部材。
- 請求項1乃至8のいずれかに記載のベルト状部材を用いてなる画像形成装置。
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