JP2016057502A - 無端ベルト、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】無端状のベルト基材62と、前記ベルト基材の幅方向の少なくとも一端部において周方向に配置された帯状の蛇行抑制部材64と、を有し、前記ベルト基材の線熱膨張率から前記蛇行抑制部材の線熱膨張率を引いた値が−1×10−5/℃以上20×10−5/℃以下であり、且つ、前記蛇行抑制部材の伸び300%時の引張応力が5MPa以上である無端ベルト60。
【選択図】図1
Description
一方、モノクロ画像を形成する画像形成装置では、電子写真感光体の表面に形成されたトナー像が記録媒体に直接転写される方式のほか、電子写真感光体の表面に形成されたトナー像が転写ベルトに一次転写された後、記録媒体に二次転写される方式がある。
請求項1に係る発明は、無端状のベルト基材と、前記ベルト基材の幅方向の少なくとも一端部において周方向に配置された帯状の蛇行抑制部材と、を有し、前記ベルト基材の線熱膨張率から前記蛇行抑制部材の線熱膨張率を引いた値が−1×10−5/℃以上20×10−5/℃以下であり、且つ、前記蛇行抑制部材の伸び300%時の引張応力が5MPa以上である無端ベルトである。
本実施形態に係る無端ベルトは、無端状のベルト基材と、前記ベルト基材の幅方向の少なくとも一端部において周方向に配置された帯状の蛇行抑制部材と、を有し、前記ベルト基材の線熱膨張率から前記蛇行抑制部材の線熱膨張率を引いた値が−1×10−5/℃以上20×10−5/℃以下であり、且つ、前記蛇行抑制部材の伸び300%時の引張応力が5MPa以上である。
本実施形態に係る無端ベルトは、ベルト基材の線熱膨張率と蛇行抑制部材の線熱膨張率との差が特定の範囲内にあるため、ベルト基材と蛇行抑制部材の熱膨張の差に起因するベルトの変形や蛇行抑制部材の剥離が生じ難い。さらに、蛇行抑制部材の伸び300%時の引張応力が比較的高いため、高温高湿下でも蛇行抑制部材が伸び難く、変形し難い。そのため、本実施形態に係る無端ベルトを転写ベルトとして用いれば、トナー像の位置ずれの発生が抑制されると考えられる。
ベルト基材は樹脂を含んで無端状に形成されている。ベルト基材は単層でもよいし、2層以上積層された構造でもよい。
ベルト基材は、ベルト基材の線熱膨張率から蛇行抑制部材の線熱膨張率を引いた値が−1×10−5/℃以上20×10−5/℃以下となるように構成されている。なお、ベルト基材の線熱膨張率から蛇行抑制部材の線熱膨張率を引いた値は、好ましくは−1×10−5/℃以上15×10−5/℃以下であり、より好ましくは0×10−5/℃以上10×10−5/℃以下である。
ベルト基材の線熱膨張率は、蛇行抑制部材の線熱膨張率にもよるが、ベルト基材を駆動ロールの回転に従動させる観点から、60×10−5/℃以下が好ましく、45×10−5/℃以下がより好ましい。
ベルト基材を構成し得るポリイミド樹脂としては、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物との重合体であるポリアミド酸のイミド化物が挙げられる。ポリイミド樹脂として具体的には、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物との等モル量を溶媒中で重合反応させてポリアミド酸の溶液として得て、そのポリアミド酸をイミド化して得られたものが挙げられる。
ベルト基材を構成し得るポリアミドイミド樹脂は、分子中にイミド基とアミド基を有する樹脂であり、一般的に知られている構造のものを使用することができる。ポリアミドイミド樹脂の合成方法としては、酸クロライド法やイソシアネート法等が知られており、いずれも使用することができる。得られるポリアミドイミド樹脂溶液の安定性の観点からは、イソシアネート法が望ましい。
イソシアネート法は、無水カルボン酸化合物と、ジイソシアネート化合物とを反応させる方法であり、酸クロライド法は、カルボン酸クロライド化合物と、ジアミン化合物とを反応させる方法である。以降、前記無水カルボン酸化合物及び前記カルボン酸クロライド化合物を「カルボン酸成分」と称する場合がある。
O=C=N−R−N=C=O 一般式(II)
一般式(II)中、Rは、2価の芳香族基又は脂肪族基を表す。
2) イソシアネート成分の過剰量と酸成分を反応させて末端にイソシアネート基を有するアミドイミドオリゴマーを合成した後、トリカルボン酸成分を追加し反応させてポリアミドイミド樹脂を得る方法。
3) トリカルボン酸成分の過剰量とイソシアネート成分を反応させて末端にカルボン酸又は酸無水物基を有するアミドイミドオリゴマーを合成した後、該酸成分とイソシアネート成分を追加し反応させてポリアミドイミド樹脂を得る方法。
具体的には、例えば、有機極性溶媒中にテトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物を溶解させ、これにカーボンブラックを分散させた後、重合してカーボンブラックを分散させたポリアミド酸溶液を準備する。
この際、ポリアミド酸溶液における、モノマー濃度(溶媒中におけるテトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物の濃度)は種々の条件により設定されるが、5質量%以上30質量%以下が望ましい。また、重合反応温度は80℃以下に設定することが望ましく、特に望ましくは5℃以上50℃以下であり、重合反応時間は5時間以上10時間以下である。
塗布液の円筒状金型への塗布方法は、特に制限はなく、例えば、円筒状金型の外周面に浸漬する方法や、円筒状金型の内周面に塗布する方法、軸を水平にして円筒状金型を回転させながら、その外周面又は内周面に「らせん塗布方法」や「ダイ方式塗布方法」により塗布する方法等が挙げられる。
イミド化の処理(焼成)条件としては、例えば250℃以上450℃以下(望ましくは300℃以上350℃以下)で、20分間以上60分間以下加熱することで、イミド化反応が起こり、ポリイミド樹脂の皮膜が形成される。加熱反応の際、加熱の最終温度に達する前に、温度を段階的に又は連続的に徐々に上昇させて加熱することがよい。
蛇行抑制部材64は、例えば、厚さ方向の断面が長方形である帯状であり、ベルト基材62の端部の内周面側に周方向に沿って配置されている。
蛇行抑制部材の線熱膨張率は、ベルト基材との関係から、60×10−5/℃以下が好ましく、45×10−5/℃以下がより好ましい。
蛇行抑制部材の伸び300%時の引張応力は5MPa以上である。なお、ベルトへの追従性の観点から、蛇行抑制部材の線熱膨張率は、好ましくは、5MPa以上30MPa以下であり、より好ましくは、5MPa以上20MPa以下である。
また、蛇行抑制部材の厚みは、特に制限されないが、蛇行抑制効果、耐久性等の観点から、1mm以上5mm以下が好ましく、3mm以上5mm以下がより好ましい。
また、図1に示す無端ベルトは、ベルト基材62の幅方向の一端部側にのみ蛇行抑制部材64が設けられているが、両端部において周方向に沿って蛇行抑制部材64を設けてもよい。
更に、図1に示す無端ベルトは、ベルト基材62の内周面側に蛇行抑制部材64が設けられているが、蛇行抑制部材64は、無端ベルト60が適用される用途に応じてベルト基材62の外周面側に配置されていてもよい。
接着剤としては、例えば、セメダイン(株)製のアクリル変性シリコンポリマーを主成分とするスーパ−XNo8008、コニシ(株)製の特殊変成シリコンポリマーを主成分とするサイフレックス100などを挙げることができる。ベルト基材との接着強度よりセメダイン(株)製のアクリル変性シリコンポリマーを主成分とするスーパ−XNo8008がより好ましく用いられる。
感熱性接着剤シートとしては、ベルト基材62と蛇行抑制部材64との接着性に優れたものであれば特に限定されず、例えば、アクリル系、シリコーン系、天然又は合成のゴム系、ウレタン系、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体等の合成樹脂系などの樹脂系材料を主材料とする接着剤シートを用いることができる。
本実施形態に係る転写ユニットは、前記本実施形態に係る無端ベルトと、前記無端ベルトの前記蛇行抑制部材と接触して前記無端ベルトの幅方向の移動を抑制する少なくとも1つのロールを含み、前記無端ベルトを回転可能に支持する複数のロールと、を備えて構成されている。
図2は、本実施形態に係る転写ユニットの構成の一例を示す概略構成図である。
図3は、本実施形態に係る転写ユニットの構成の一例を示す部分断面図である。なお、図3に示す転写ユニットでは、ベルト基材の両端部において内周面側に蛇行抑制部材が設けられている。
なお、図3に示す形態では、蛇行抑制部材ガイド76は、支持ロール本体74の軸方向両端部側に配置されているが、蛇行抑制部材64がベルト基材62の軸方向片端部のみに設けられている場合は、支持ロール本体74の軸方向両端部のうち、無端ベルト60の蛇行抑制部材64が設けられた側の端部側に蛇行抑制部材ガイド76が設けられていればよい。
ガイド付き支持ロール72は、例えば、テンションロール、ステアリングロール、アイドルロール、駆動ロール、バックアップロール等として、転写ユニットに配置される。これらのロールは、用途に応じて設けられる。なお、本実施形態に係る転写ユニットには、例えば図2に示すように複数本の支持ロールが配されるが、全てのロールが前記構成のガイド付き支持ロールである必要ななく、少なくとも1つの支持ロールに蛇行抑制部材ガイド76を備えていればよい。
次に、本実施形態に係る画像形成装置について説明する。本実施形態に係る画像形成装置は、電子写真感光体と、前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記した本実施形態の無端ベルトを有し、前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を前記無端ベルトを介して記録媒体の表面に転写する転写手段と、を備えて構成されている。
駆動ロール22及び支持ロール24には、それぞれ前記蛇行抑制部材ガイド76が設けられている。
また、支持ロール24は、図示しないバネ等により駆動ロール22から離れる方向に付勢されており、両者に巻回された中間転写ベルト20に特定の張力が与えられている。また、中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ロール22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収容されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーが供給される。
尚、1次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各1次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、1次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各1次転写ロールに印加する転写バイアスを可変する。各1次転写ロール5Y、5M、5C、5Kにもそれぞれ前記蛇行抑制部材ガイド76が設けられている。
感光体1Yは、導電性(20℃における体積抵抗率:1×106Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂程度の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー印字パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
このようにして感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って特定の現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによって可視像(現像像)化される。
一方、感光体1Y上に残留したトナーはクリーニング装置6Yで除去されて回収される。
こうして、第1ユニット10Yにてイエロートナー像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4ユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー像が重ねられて多重転写される。
<ベルト基材1の作製>
ポリイミド溶液(ユニチカ社製UイミドKX/固形分濃度18質量%)中に、カーボンブラック(SPECIAL Black 4、エボニックデグサジャパン社製)を固形分質量比で4質量%となるように投入し、ジェトミル分散機(ジーナス社製:GeanusPY)で分散処理(200N/mm2、5パス)を行った。
得られたカーボンブラック分散ポリアミド酸溶液を、ステンレス製20μmメッシュに通過させて、異物及びカーボンブラック凝集物を取り除いた。更に、攪拌しながら真空脱泡を15分間行い、無端ベルト形成用塗布液(固形分濃度:21質量%)を調製した。
次いで、このアルミニウム製パイプを315℃のオーブンに1時間入れた後、オーブンから取り出した。アルミニウム製パイプの外面に形成された樹脂フィルムをパイプから抜き取り、厚さ0.08mmの無端のベルト基材を得た。
蛇行抑制部材の材料として、厚さ1mmの熱硬化性ウレタンシート(タイガースポリマー(株)PU3)を用い、幅が5mmの蛇行抑制部材を作製した。蛇行抑制部材の長さは、無端ベルトの片端部の内周面のほぼ全周にわって貼り付けられる長さとした。
上記作製したベルト基材及び蛇行抑制部材について、前記の方法によって線熱膨張率を測定した。
上記作製した蛇行抑制部材について、前記の方法によって伸び300%時の引張応力を測定した。
上記作製した蛇行抑制部材に対し、弾性接着剤としてセメダイン(株)製のアクリル変性シリコンポリマーを主成分とするスーパ−XNo8008を20μmの厚さで塗布した。ついで、ベルト基材の幅方向一端部の内面に配置し、0.03Mpaの圧力で加圧して蛇行抑制部材付き転写ベルト1を製作した。
<転写ベルト2の作製>
実施例1において蛇行抑制部材の材料をポリエステルエーテルエラストマー(株式会社槌屋社製)に変更したこと以外は実施例1と同様にして蛇行抑制部材付き転写ベルト2を作製した。
<ベルト基材2の作製>
ポリイミド溶液(ユニチカ社製UイミドTX/固形分濃度18質量%)中に、カーボンブラック(SPECIAL Black 5、エボニックデグサジャパン社製)を固形分質量比で4質量%となるように投入し、混合した。
得られたカーボンブラック分散ポリアミド酸溶液を、ステンレス製20μmメッシュに通過させて、異物及びカーボンブラック凝集物を取り除いた。更に、攪拌しながら真空脱泡を15分間行い、無端ベルト形成用塗布液(固形分濃度:21質量%)を調製した。
調製した塗布液をアルミニウム製パイプの外面に塗布し、150℃で30分間回転乾燥した。
次いで、このアルミニウム製パイプを315℃のオーブンに1時間入れた後、オーブンから取り出した。アルミニウム製パイプの外面に形成された樹脂フィルムをパイプから抜き取り、厚さ0.08mmの無端のベルト基材を得た。
実施例1においてベルト基材1を上記ベルト基材2に変更したこと以外は実施例1と同様にして蛇行抑制部材付き転写ベルト3を作製した。
<ベルト基材3の作製>
溶剤可溶型ポリアミドイミド樹脂(日立化成社製HPC−9000、固形分率18%、溶剤:n−メチル−2−ピロリドン)にカーボンブラック(FW1、Degussa製)を固形分質量比で4質量%となるように投入し、ジェトミル分散機(ジーナス社製:GeanusPY)で分散処理(200N/mm2、5パス)を行った。
得られたカーボンブラック分散ポリアミドイミド溶液を、ステンレス製20μmメッシュに通過させて、異物及びカーボンブラック凝集物を取り除いた。更に、攪拌しながら真空脱泡を15分間行い、無端ベルト形成用塗布液(固形分濃度:21質量%)を調製した。
調製した塗布液をアルミニウム製パイプの外面に塗布し、150℃で30分間回転乾燥した。
次いで、このアルミニウム製パイプを315℃のオーブンに1時間入れた後、オーブンから取り出した。アルミニウム製パイプの外面に形成された樹脂フィルムをパイプから抜き取り、厚さ0.08mmの無端のベルト基材を得た。
実施例2においてベルト基材1を上記ベルト基材3に変更したこと以外は実施例2と同様にして蛇行抑制部材付き転写ベルト4を作製した。
表1に示すようにベルト基材及び蛇行抑制部材を変更した以外は実施例1と同様して蛇行抑制部材付き転写ベルト5乃至13を作製した。
なお、表1においてベルト基材と蛇行抑制部材の作製に用いた材料は以下の通りである。
ポリイミドTX:(ユニチカ社製、UイミドTX)
ポリアミドイミド:(日立化成社製、HPC−9000)
TPEE:(槌屋社製、ポリエステルエーテルエラストマー)
PU1:(タイガースポリマー社製、熱硬化性ウレタン)
PU2:(タイガースポリマー社製、熱硬化性ウレタン)
PU3:(タイガースポリマー社製、熱硬化性ウレタン)
実施例及び比較例でそれぞれ作製した転写ベルトを、富士ゼロックス社製 ApeosPortIV C5575改造機に中間転写ベルトとして組み込み、30℃85%RHの高温高湿環境下においてA4ヨコ用紙に50000枚プリントを行った。それぞれ50000枚目のプリントについて顕微鏡により色ずれの程度を確認し、下記基準で評価した。
A:色ずれの最大値が50μm以下
B:色ずれの最大値が50μm超100μm以下
C:色ずれの最大値が100μm超
A:剥離なし
B:端部に剥離あり(5mm未満)
C:5mm以上の剥離あり
A:変形なし
B:少し変形あり(5mm未満)
C:変形あり(5mm以上)
ベルト基材の線熱膨張率から蛇行抑制部材の線熱膨張率を引いた値が20×10−5/℃より大きいと、線熱膨張率差に起因すると推定される蛇行抑制部材の剥がれが発生した。また、ベルト基材の線熱膨張率から蛇行抑制部材の線熱膨張率を引いた値が−1×10−5/℃未満の場合は、転写ベルトの端部がラッパ形状となり蛇行抑制部材が機能せず、色ずれの発生が顕著であった。
また、蛇行抑制部材の伸び300%時の引張応力が5MPa未満の場合は、蛇行抑制部材の変形による色ずれが発生していた。
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
3 露光装置(静電潜像形成手段の一例)
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 1次転写ロール(転写手段の一部)
6Y、6M、6C、6K クリーニング装置
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(無端ベルトの一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 2次転写ロール(転写手段の一部)
30 中間転写体クリーニング装置
60 無端ベルト
62 ベルト基材
64 蛇行抑制部材
70 転写ユニット
72 支持ロール
74 支持ロール本体
76 蛇行抑制部材ガイド
78 シャフト
Claims (4)
- 無端状のベルト基材と、前記ベルト基材の幅方向の少なくとも一端部において周方向に配置された帯状の蛇行抑制部材と、を有し、
前記ベルト基材の線熱膨張率から前記蛇行抑制部材の線熱膨張率を引いた値が−1×10−5/℃以上20×10−5/℃以下であり、且つ、前記蛇行抑制部材の伸び300%時の引張応力が5MPa以上である無端ベルト。 - 前記蛇行抑制部材が、ポリエステルエーテルエラストマーを含んで構成されている請求項1に記載の無端ベルト。
- 請求項1又は請求項2に記載の無端ベルトと、
前記無端ベルトの前記蛇行抑制部材と接触して前記無端ベルトの幅方向の移動を抑制する少なくとも1つのロールを含み、前記無端ベルトを回転可能に支持する複数のロールと、
を備えた転写ユニット。 - 電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
請求項1又は請求項2に記載の無端ベルトを有し、前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を前記無端ベルトを介して記録媒体の表面に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置。
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