JP3054138B1

JP3054138B1 - 中間転写用シームレスベルト

Info

Publication number: JP3054138B1
Application number: JP11055523A
Authority: JP
Inventors: 嘉祥中村; 宗孝森田; 利雄平田
Original assignee: 株式会社ヒラタ
Priority date: 1999-03-03
Filing date: 1999-03-03
Publication date: 2000-06-19
Anticipated expiration: 2019-03-03
Also published as: JP2000250328A

Abstract

【要約】【課題】所要の耐久性を備えると共に、二次転写に際
し、トナーの飛散や色ズレを生じず、また中抜けの原因
となる厚さのムラの発生が少なく、また汎用ゴム材等の
ように尺取り状態に変性するおそれが少なく、また導電
剤を均一分散状態とし得え、しかも、フッ素樹脂やシリ
コン樹脂等の表層との整合性も良好な物性を備える中間
転写用シームレスベルトを提供することである。【解決手段】中間転写用シームレスベルトにつき、静電
作用による画像担持体上の担持画像に基づくトナー像を
担持して、これを記録媒体に二次的に転写する中間転写
用シームレスベルトが、導電剤分散のポリエーテルウレ
ア系エラストマー材を主材とする材料であって、かつ、
硬度がショアＡ６０°以上ショアＤ９０°以下である場
合において、引張弾性率が１０Ｎ／ｍｍ²以上２００Ｎ
／ｍｍ²以下の基材と、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂
及びウレタン系樹脂から選択される１又は２以上の混合
樹脂材料による表面層とからなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ー、ファックス等電子写真方式を利用した画像形成装置
における中間転写用シームレスベルトの構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を利用した画像形成装置
は、無機又は有機の光導性材料による感光体からなる像
担持体上に画像情報に対応した静電潜像をレーザー光等
で形成した後、この静電潜像を帯電したトナーによりト
ナー像とする。このトナー像は、中間転写シームレスベ
ルトを介して用紙等の記録媒体に二次的に転写すること
により、再生画像を得る方式が、現在、汎用化されてい
る。これは、中間転写ベルト等の中間転写体を用いる場
合、複数の成分色画像を順次積層転写してカラー画像を
作成する際に、色ズレを少なくすることが可能であると
共に、記録媒体を多種多様に選択できるため、有効性が
高いからである。また、中間転写用シームレスベルト
は、ドラム状のものと比較して、画像転写体等の配置設
計の自由度が高く、また低コストで構成できる点から優
れている。

【０００３】また、中間転写用シームレスベルトは、そ
の内部や表面の物性を適当に制御できる容易性から、多
層構造とされることが多い。従来、ステンレス鋼板等の
耐熱性基体と、シリコーン系やフッ素ゴム等の耐熱性転
写層を有するベルト材料（特開昭５８−８５４６９号公
報）、ポリアミド繊維織布を基体とし、その上にシリコ
ーンゴムをコーティングした転写層を有するもの（特開
昭６２−２６３２７０号公報）、プラスチック材料の基
体表面にフッ素樹脂等をコーティングしたもの（特開平
５−２０４２５５号公報）、熱可塑性樹脂又は熱硬化性
樹脂の基体と、シリコンゴム等の表層とからなるもの
（特公平１−３４３７５号公報）等の中間転写シームレ
スベルトを挙げることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、中間転写用シ
ームレスベルトは、軸間に張装され、一定範囲の応力が
付加された状態で回動される。従って、ステンレス鋼板
等は長期間に亘るこの使用に耐える耐久性を備える点で
好ましいが、柔軟性を欠くことから、画像の輪郭部以外
が転写されない、いわゆる中抜けが生じたり、また長期
間に亘る使用において、フッ素樹脂やシリコン樹脂等の
表面層との整合性の点から、ベルトの表面にクラック等
の劣化が起ったりすることがあった。

【０００５】また、特に、プラスチック材を基体とする
中間転写用シームレスベルトについては、基体の厚さに
ムラが生じたり、カーボンブラック等の導電剤の分散不
良により、導電性が均一に得られない等の欠点があっ
た。特に、ベルトの基体が、シリコンゴムやフッ素ゴム
等のゴム材料である場合には、機械特性に劣るために、
駆動時のベルトにかかる応力に対するベルトの変形が大
きいため、ベルトの周長が変化して尺取り状態の回動動
作となってしまい、これにより画像の転写に位置ズレが
生じるという欠点があった。

【０００６】また、プラスチック材をベルトの基体とす
るものについては、弾性力不足のためにトナーの飛散や
中抜けの原因となることが多く、また基体の厚さに比較
的大きなムラが生じて中抜けの原因となったり、またこ
れが原因して回動動作時に蛇行が生じたり、またカーボ
ンブラックや金属塩等の導電剤の分散不良により、導電
性が均一に得られない等の欠点があった。

【０００７】そこで、本発明は、上記した従来例におけ
る欠点を解消し、所要の耐久性を備えると共に、二次転
写に際し、トナーの飛散や色ズレを生じず、また中抜け
の原因となる厚さのムラの発生が少なく、また汎用ゴム
材等のように尺取り状態に変性するおそれが少なく、ま
た導電剤を均一分散状態とし得、しかも、フッ素樹脂や
シリコン樹脂等の表層との整合性も良好な物性を備える
中間転写用シームレスベルトを提供することを目的とし
た。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明は、中間転写用シームレスベルトは、静電
作用による画像担持体上の担持画像に基づくトナー像を
担持して、これを記録媒体に二次的に転写する中間転写
用シームレスベルトが、

【化５】（式中、Ｒ₁は、

【化６】のＭＤＩ系特性基、Ｒ₂は、

【化７】のアミノベンゾート基、あるいは、

【化８】のジアミノジフェニルメタン系の芳香族アミン基であ
る。）を化学構造単位とするポリマーを主材（以下、
「主材ポリマー」という。）とし、この主材に導電剤が
分散され、硬度がショアＡ６０°以上ショアＤ９０°以
下であって、引張弾性率が１０Ｎ／ｍｍ²以上２００Ｎ
／ｍｍ²以下に調整されたエラストマー材を基材とし、
この基材の表面にフッ素系樹脂、エポキシ系樹脂及びウ
レタン系樹脂から選択される１又は２以上の混合樹脂材
料が積層されてなることを特徴とする。

【０００９】上記した本発明の中間転写用シームレスベ
ルトの主材ポリマーは、イソシアネート成分とアミン成
分との重合反応によって得られるものであり、尿素結合
のみからなる鎖状分子について、その鎖状分子の尿素結
合間で水素結合を生じて高分子化した化学構造を有して
いる。

【００１０】この主材ポリマーは、化学構造についてポ
リウレタンエラストマーとは異なっている。即ち、ポリ
ウレタンエラストマーでは、イソシアネート成分とポリ
オール成分との重合反応により得られるプレポリマーを
経た、ウレタン結合部と尿素結合部とを併せもつ、次の
ような化学構造からなるからである。

【００１１】即ち、

【化９】（式中、Ｒ₃は、

【化１０】あるいは、

【化１１】の特性基であり、Ｒ₄は、

【化１２】の特性基であり、Ｒ₅は、

【化１３】あるいは、

【化１４】の特性基である。）で示される化学構造を単位とする鎖
状ポリマーである。

【００１２】このため、本発明の主材ポリマーによれ
ば、ポリウレタンエラストマーと比較して、分解温度が
より高く、耐熱性、難燃性、耐水性、耐衝撃性により優
れると共に、導電剤分散で、硬度がショアＡ６０°以上
ショアＤ９０°以下である場合において、引張弾性率が
１０Ｎ／ｍｍ²以上２００Ｎ／ｍｍ²以下の高強度（硬
度）、高弾性の素材を得ることが可能となる。このよう
な本発明の主材ポリマーの素材における性能は、長期間
に亘る使用に耐える耐久性と共に、一般のゴム材料と比
較して伸び難く、また、一般の樹脂材料と比較して変形
し難く、またクラックが発生し難く、またゴム弾性も備
えてるから、回動動作時の蛇行制御が容易であるという
性状として現れる。このような性状から、二次転写の際
に、トナーの飛散や色ズレが少なく、また、白抜けが発
生し難いというベルト材料の特性のものが得られる利点
がある。

【００１３】また、上記の場合において、引張弾性率が
１０Ｎ／ｍｍ²未満であると、ベルトに尺取り動作が生
じたり、また転写画像にトナーの飛散や色ズレが生じた
りすることがあり、２００Ｎ／ｍｍ²を超えると、ベル
トの蛇行制御が困難になったり、転移画像に中抜けが生
じたりすることがある。

【００１４】また、本発明の主材ポリマーは、前記した
ような分子水素結合を生じた高分子化された立体的な化
学構造から、導電剤を均一に分散させることができる。
従って、トナー画像をそのままの状態でこの中間転写シ
ームレスベルトに担持させることができる。これによ
り、ベルトの全域に渡り電気抵抗が均一でかつ環境変動
も小さい半導電性を得ることができる。

【００１５】また、この本発明の主材ポリマー材料に分
散できる導電剤としては、カーボンブラック、グラファ
イト等のカーボン系導電剤や、酸化スズ、酸化亜鉛、酸
化アンチモン、酸化インジウム、チタン酸カリウム、酸
化アンチモン−酸化スズ複合酸化物、酸化インジウム−
酸化スズ複合酸化物等の金属酸化物系導電剤などの一般
的なものを用いることができる。

【００１６】この導電剤の分散量は、体積抵抗率が、１
０⁴〜１０¹²Ωｃｍの範囲であって、しかも、上記した
引張弾性率の要件を満足する範囲内であることが条件で
ある。この体積抵抗率が１０⁴Ωｃｍ未満の場合には、
過大な転写電流が流れたり、またチャージリークとな
り、また１０¹²Ωｃｍを超えると、十分な電流が得られ
ないため、良好な転写が行なわれない。

【００１７】この基材は、導電剤を分散させた本発明の
主材ポリマー材料を、遠心成形、注入成形、射出成形、
押出成形あるいは圧縮成形等の方法によりフィルム状に
成形して製造できる。この基材の厚さとしては、機械的
強度の点から、０．１〜１．０ｍｍの範囲であることが
好ましい。また、良好な表面平滑性を得るために、外径
研削を表面粗度５μｍ以下で施すことができる。

【００１８】また、本発明の主材ポリマー材料を基材と
する場合、表面層をなすフッ素系樹脂、エポキシ系樹脂
及びウレタン系樹脂とは良好な接着性を保持し、剥離が
起き難い。ここで、フッ素系樹脂としては、テトラフル
オロエチレン（ＴＦＥ）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）
等の重合体、エチレン−ＴＦＥ共重合体（ＥＴＦＥ）、
ＴＦＥ−ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、ＴＦＥ
−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦ
Ａ）などが挙げられる。また、エポキシ系樹脂として
は、ビスフェノールＡ形エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ
樹脂などを挙げることができる。

【００１９】この表面層の厚さは、５〜３００μｍの範
囲であることが好ましく、特に好ましくは、１５〜１５
０μｍの範囲である。この厚さが、１５μｍ未満である
と、転写層としての強度が不十分となり、また３００μ
ｍを超えると、体積抵抗が過大となって、中間転写ベル
ト全体の導電性の調整が困難となる。また、この表面層
についても、前記同様の導電剤を分散させることによ
り、体積抵抗値を調整することができる。この場合、表
面層単独の体積抵抗値は、１０⁷〜１０¹⁶Ωｃｍの範囲
であることが好ましく、１０⁹〜１０¹²Ωｃｍの範囲が
特に好ましい。この体積抵抗値が、１０⁷Ωｃｍ未満で
あると、過大な電流が流れ、また１０¹⁶Ωｃｍを超える
と、十分な電流が得られないため、良好な転写が行なわ
れない。

【００２０】この表面層の形成方法は、原料を塗料化
し、成形後硬化させるものである。これには、基材表面
にスプレーあるいはディッピング等により層形成する方
法、原料をフィルム状に形成し、これを基材表面に接着
剤等により貼り合わせる方法などによることができる。

【００２１】

【実施例】（実施例１）次の各工程により本発明に係る
中間転写シームレスベルトを製造した。先ず、化学構造
式Ｈ₂Ｎ−Ｒ ₆−ＮＨ₂（式中、Ｒ₆は、

【化１５】のアミノベンゾエート基あるいは、

【化１６】のジアミノジフェニルメタン系の芳香族ジアミン基）の
アミン成分液（ポリウレアＳ−１００、イハラケミカル
工業株式会社製）１２．５重量部にリチウム塩のイオン
導電剤（ＳＵ−６００、三建加工株式会社製）を混入
し、さらに導電剤としてグラファイト（ＢＦ−１５０
０、株式会社中越黒鉛工業所製）１８．７５重量部を加
え、これを真空混合機により脱泡混合した。

【００２２】次いで、これを７０℃に温度調整し、化学
構造式ＯＣＮ−Ｒ ₇−ＮＣＯ（式中、Ｒ₇は、

【化１７】のＭＤＩ系基である。）のイソシアネート成分液（ポリ
ウレアＳ１００Ｂ、イハラケミカル工業株式会社製）２
５重量部を加え、攪拌機により混合して後、注型機によ
り金型に注入し、これを１００℃の温度下で加熱硬化さ
せた。

【００２３】次いで、これを冷却して後、金型より取り
出して、１００℃の温度条件で二次加流を行い、内径１
２０ｃｍ、幅２５０ｃｍ、厚さ０．５ｍｍの筒形状のベ
ルト基材を得た。

【００２４】次いで、このベルト基材の外表面を表面粗
度５μｍ（Ｒｚ）以下の外径研削加工を施し、厚さ５０
０μｍに整形した。その後、このベルト基材の研削表面
に、フッ素系ウレタン（商品名：エムラロンＪＬＹ６０
１／ＥＳＤ、日本アジソン株式会社製）の半導電性コー
トを２０μｍ厚さでスプレー法によりコーティングし、
さらに、１２０℃、２０分間加温し、２層導電性の中間
転写シームレスベルトを得た。

【００２５】この得られた中間転写シームレスベルトの
機械的及び電気的特性を表１に示した。

【表１】

【００２６】なお、硬さは、ＡＤ７８５に準拠した。ま
た、引張強さは、ＪＩＳＫ６２５１に準拠した。この場
合、試験片は、ダンベル状３号形（試験片数：３枚）。
但し、引張弾性率は、ＪＩＳＫ７１１３に準拠した。こ
の場合、試験速度は、１０ｍｍ／ｍｉｎ、試験片は、た
んざく状試験片（幅６ｍｍ、長さ１３０ｍｍ）、つかみ
間距離は、８０ｍｍであった。

【００２７】また、引裂試験は、ＪＩＳＫ６２５２に準
拠した。この場合、試験片は、切込み無しのアングル形
であった。また、表面抵抗率は、抵抗率計（ハイレスタ
ーＵＰのＵＲＳプローブ：三菱化学（株）製）を用い、
５００Ｖの電圧を印加してから１０秒後の電流値を読み
取ることによって求めた。

【００２８】また、体積抵抗率は、抵抗率計（ハイレス
ターＵＰのＵＲＳプローブ：三菱化学（株）製）を用
い、１００Ｖの電圧を引加してから１０秒後の電流値を
読み取ることによって求めた。また、各試験は、それぞ
れ室温２３℃下で行った。

【００２９】（比較例）次に、比較例として、基材部分
を除き、表面層の形成条件を含む所持要件を上記した実
施例の場合と同じとし、基材として表２に掲げたＥＴＦ
Ｅ及びＰＶＤＦのプラスチック材料とした場合に、前記
した実施例と同一条件下での機械的及び電気的特性を表
２に示した。

【表２】

【００３０】表１に示した本発明に係る実施例での中間
転写シームレスベルトについての諸物性と、表２及び３
に示した比較例における諸特性とを比較すると、比較例
として示したプラスチック材料によるベルトに対して、
機械的特性について、より高い引張強さ、より大きな伸
び及び引張弾性率を備えていることが分かる。

【００３１】（実施例２）次に、前記した実施例１の中
間転写シームレスベルトを図１に示した画像形成装置の
転写機能部に応用した。図１中、１は像担持体、２は帯
電器、３は現像ユニット、４は一次転写器、５はクリー
ニング装置である。また、中間転写シームレスベルト６
は、４本の搬送ロール７ａ〜７ｃ及びバックアップロー
ル８間に渡された状態で張装され、その一定の部位が像
担持部１と一次転写器４との間に挟持された状態で配さ
れている。また、バックアップロール８に対面して二次
転写ローラ９が設けられ、これらの間に記録媒体として
の用紙Ｐが送り込まれる。なお。１０はベルトクリーナ
ーである。

【００３２】この装置の転写機能部では、回転動作する
像担持体１に帯電器２によって形成された画像を現像ユ
ニット３でトナー画像とし、このトナー画像を一次転写
器４にて中間転写シームレスベルト６面に一次転写す
る。中間転写シームレスベルト６では、その一次転写画
像をその導電性能により保持して二次転写ローラ９で用
紙Ｐ面に二次転写し、これによって用紙Ｐへの転写が完
了する。

【００３３】このような転写機能部からなる画像形成装
置により得られた用紙Ｐへの二次転写画像を図２（混合
色系）に、また、この混合系画像を形成する青色系トナ
ーによる拡大図を図３に、、赤色系トナーによる拡大図
を図４に、黄色系トナーによる拡大図を図５に、また、
これらの混合色系トナーによる拡大図を図６に、それぞ
れ示した。なお、図７〜図１１には、比較例として、上
記した図２〜図６にそれぞれ対応する同色系トナーによ
り同一条件下で用いた、ＥＴＦＥ基材の中間転写シーム
レスベルトによる場合を示した。

【００３４】図２と図７、図３と図８、図４と図９、図
５と図１０及び図６と図１１とを比較すると、実施例１
の中間転写シームレスベルトによる場合には、トナーの
飛散が極端に少なく、また中抜けも極めて少ない鮮明な
二次転写画像が得られること、また、図８〜１１で見ら
れるような画像の色ムラの発生もないことが分かる。

【００３５】

【発明の効果】上述したように本発明は構成されるか
ら、次のような効果が発揮される。先ず、本発明によれ
ば、静電作用による画像担持体上の担持画像に基づくト
ナー像を担持して、これを記録媒体に二次的に転写する
中間転写用シームレスベルトが、所定の化学構造単位か
らなるポリマー主材に導電剤が分散され、硬度がショア
Ａ６０°以上ショアＤ９０°以下であって、引張弾性率
が１０Ｎ／ｍｍ²以上２００Ｎ／ｍｍ²以下に調整され
たエラストマー材を基材とし、この基材の表面にフッ素
系樹脂、エポキシ系樹脂及びウレタン系樹脂から選択さ
れる１又は２以上の樹脂材料が積層されてなるようにし
たことから、既存のゴム材料と比較して引張強さ（耐久
性）が大きく、長期間に亘る使用においても、永久歪み
による尺取り動作をきたすことがない。また高い耐久性
から、クラック等の変質化が生じ難い中間転写用シーム
レスベルトを得ることができる。

【００３６】また、プスチック材料より高い弾性体を備
えるから、蛇行制御が容易であり、またトナーの飛散や
色ズレ、また中抜けの発生が極めて少ない鮮明な二次転
写画像を記録媒体に得ることができる。また、電気的特
性についても優れているから、安定した転写機能が発揮
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る中間転写用シームレスベルトを用
いる画像形成装置における転写機能部の概略図である。

【図２】本発明の中間転写用シームレスベルトを用いた
場合の二次転写画像を示す図である。

【図３】同上の二次転写画像を示す図である。

【図４】同上の二次転写画像を示す図である。

【図５】同上の二次転写画像を示す図である。

【図６】同上の二次転写画像を示す図である。

【図７】比較例での中間転写用シームレスベルトによる
二次転写画像を示す図である。

【図８】同上の二次転写画像を示す図である。

【図９】同上の二次転写画像を示す図である。

【図１０】同上の二次転写画像を示す図である。

【図１１】同上の二次転写画像を示す図である。

【符号の説明】

１像担持体４一次転写器６中間転写シームレスベルト９熱ロールＰ用紙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平10−319727（ＪＰ，Ａ) 特開平10−39645（ＪＰ，Ａ) 特開平９−269675（ＪＰ，Ａ) 特開平10−186875（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】静電作用による画像担持体上の担持画像に
基づくトナー像を担持して、これを記録媒体に二次的に
転写する中間転写用シームレスベルトが、【化１】（式中、Ｒ ₁ は、【化２】のＭＤＩ系特性基、Ｒ ₂ は、【化３】のアミノベンゾート基、あるいは、【化４】のジアミノジフェニルメタン系の芳香族アミン基であ
る。）を化学構造単位とするポリマーを主材とし、この
主材に導電剤が分散され、硬度がショアＡ６０°以上シ
ョアＤ９０°以下であって、引張弾性率が１０Ｎ／ｍｍ
²以上２００Ｎ／ｍｍ²以下に調整されたエラストマー
材を基材とし、この基材の表面にフッ素系樹脂、エポキ
シ系樹脂及びウレタン系樹脂から選択される１又は２以
上の樹脂材料が積層されてなることを特徴とする中間転
写用シームレスベルト。
【請求項２】表面層の樹脂材料中に導電剤が分散されて
いることを特徴とする請求項１に記載の中間転写用シー
ムレスベルト。