JP3293186B2 - シームレスベルト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真式複写機、レ
ーザープリンター等に使用されるシームレスベルトに関
し、特にトナー除去特性および対ロール特性を改良した
シームレスベルトに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から電子写真式複写機等の、中間転
写装置、転写分離装置、帯電装置等においては、エンド
レスベルト、特にシームレスベルトが多用されている。
図１は中間転写方式の複写機の要部側面図である。図
中、１は感光ドラム、６は導電性シームレスベルトであ
る。感光ドラム１の周囲には、帯電器２、半導体レーザ
ー等を光源とする露光光学系３、トナーが収納されてい
る現像器４及び残留トナーを除去するためのクリーナー
５よりなる電子写真プロセスユニットが配置されてい
る。

【０００３】導電性シームレスベルト６は、搬送ローラ
７，８，９に掛け渡されて、矢印Ａの方向に回転する感
光ドラムと同調して矢印Ｂ方向に移動するよう構成され
ている。次に、動作について説明する。まず矢印Ａ方向
に回転する感光ドラム１の表面を帯電器２により一様に
帯電する。次に、光学系３により図示しない画像読み取
り装置等で得られた画像に対応する静電潜像を感光ドラ
ム１上に形成する。静電潜像は現像器４でトナー像に現
像される。このトナー像を、静電転写器１０により導電
性シームレスベルト６へ静電転写し、搬送ローラ９と押
圧ローラ１２の間で記録紙１１に転写する。

【０００４】導電性シームレスベルトとしては例えばポ
リカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート等の
熱可塑性樹脂に導電性のカーボンブラックを配合し、円
筒ダイを用いて筒状フィルムに押出成形し、この筒状フ
ィルムを水平方向に輪切りしたものが知られている（特
開平２−２３３７６５号公報、特開平３−８９３５７号
公報および特開昭６４−２６４３９号公報等に開示）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電子写真式複写機に用
いるシームレスベルトには、鮮明な画像を得るための平
滑性が要求される。また、中間転写用、転写分離用等の
場合には、記録紙に転写されなかったトナー（残留トナ
ー）を繰り返し除去するため、トナーの除去特性も要求
される。しかし、残留トナーはベルトの使用経過と共に
ベルト表面にフィルム状に付着し、容易に除去できなく
なる（フィルミング現象）。フィルミング現象の原因は
不明だが、表面の相溶性、滑り性が影響するのではない
かと考えられている。事実、ベルトの滑り性を向上させ
ることにより、フィルミング現象は改善する。しかし滑
り性を向上させると搬送ローラとの滑りが生じ、画像む
らが発生して鮮明な画像が得られない事が判明した。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、電子写
真式複写機、レーザープリンター等の感光体装置、フル
カラー中間転写装置、転写分離装置、搬送装置、帯電装
置、現像装置等に使用される導電性シームレスベルトに
おいて、トナーのフィルミング現象を防止し、かつロー
ラとの滑りをも防止した導電性シームレスベルトを提供
することにある。

【０００７】本目的を達成するため、鋭意検討した結
果、フィルミング現象がベルトの水に対する濡れ性と深
く関係する事を見いだした。そして、この知見に基づき
フィルミング現象及びローラ間の滑りをも防止したシー
ムレスベルトを実現した。即ち本発明による導電性シー
ムレスベルトは、その外側面を試験片として水を滴下し
た時、試験片平面と水滴の接触角が９０°以上でありか
つ、その内側面の動摩擦抵抗がＡＳＴＭ Ｄ１８９４−
７３による測定で０．２５０以上であるシームレスベル
トである。または、上記シームレスベルトにおいて、さ
らに表面および裏面の表面導電性が１×１０⁰ 〜１×１
０¹³Ω／□である事を特徴とするシームレスベルトであ
る。

【０００８】以下、本発明を具体的に説明する。 （１）シームレスベルトの濡れ性 ここで言う濡れ性とは、試験片平面と水との接触角を尺
度として測定する。試験片表面に水滴をおくと試験片の
表面張力、液体／試験片の界面張力、液体の表面張力が
釣りあって、ある一定の形を作る。その時、液滴が小さ
く重力の影響を無視できれば、次の式（Ｙｏｕｎｇの
式）が成り立つ。

【０００９】ｒＳＶ−ｒＳＬ＝ｒＬＶＣｏｓθ ただし、 ｒＳＶ：試験片の表面張力 ｒＳＬ：液体中の試験片の界面張力 ｒＬＶ：液体の表面張力 θ ：接触角 本発明のシームレスベルトの表面の接触角は９０°以
上、好ましくは９５°以上が良い。接触角が９０°未満
の場合、フィルミング現象の改良効果が小さくトナーの
残留につながる。

【００１０】（２）シームレスベルトの内面状態 本発明のシームレスベルトの内側面の摩擦係数は、ＡＳ
ＴＭ Ｄ１８９４−７３（相手物はアルミ箔を使用）に
よる動摩擦抵抗係数が０．２５０以上であり、好ましく
は、０．３００以上であり、更に好ましくは、０．３５
０以上である。また、樹脂組成物自身の性能で動摩擦抵
抗が上記数値にならない場合は、シームレスベルト製造
時のインラインにおいて内側表面を荒らす事により、上
記の動摩擦抵抗を得る事も可能である。例えば、内部冷
却マンドレル方式においては、内部冷却マンドレル表面
を荒らせばよい。また、シームレスベルト製造後にオフ
ラインで内側面をたとえば住友スリーエム社製インペリ
アルラッピングフィルム等で荒らし上記の動摩擦抵抗を
得る事も可能である。この場合、ラッピングフィルム
は、＃３０００番手未満のメッシュを使用するのが望ま
しい。

【００１１】（３）素材 本発明のシームレスベルトの素材は熱可塑性樹脂と導電
性フィラーとからなる樹脂組成物により基本的に構成さ
れる。

【００１２】本発明で使用される熱可塑性樹脂として
は、ポリプロピレン、ポリエチレン（高密度、中密度、
低密度、直鎖状低密度）、プロピレンエチレンブロック
またはランダム共重合体、ゴムまたはラテックス成分、
例えばエチレン・プロピレン共重合体ゴム、スチレン・
ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンブロ
ック共重合体または、その水素添加誘導体、ポリブタジ
エン、ポリイソブチレン、ポリアミド、ポリアミドイミ
ド、ポリアセタール、ポリアリレート、ポリカーボネー
ト、ポリフェニレンエーテル、変性ポリフェニレンエー
テル、ポリイミド、液晶性ポリエステル、ポリエチレン
テレフタレート、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフ
ォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリビスアミドト
リアゾール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテ
ルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、アクリル、ポ
リフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、エチレンテト
ラフロロエチレン共重合体、クロロトリフルオロエチレ
ン共重合体、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ
アルキルビニルエーテル共重合体、アクリル、アクリル
酸アルキルエステル共重合体、ポリエステルエステル共
重合体、ポリエーテルエステル共重合体、ポリエーテル
アミド共重合体、ポリウレタン共重合体等の１種または
これらの混合物からなるものが使用される。

【００１３】また、導電性フィラーは、カーボンブラッ
ク、グラファイト、カーボン繊維、金属粉、導電性金属
酸化物、有機金属化合物、有機金属塩、導電性高分子等
から選ばれる少なくとも１種またはこれらの混合物から
なるものが好ましい。その中でも特に、カーボンブラッ
クが好ましい。好ましいカーボンブラックとしては、ア
セチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブ
ラックがある。

【００１４】その配合量は、熱可塑性樹脂１００重量部
に対して３〜２５重量部である。導電性フィラーが上記
範囲未満では導電性に乏しく、上記範囲超過では、製品
の外観が悪くなり、また、材料強度が低下して好ましく
ない。

【００１５】表面導電性は、１０⁰ 〜１０¹³Ω／□の範
囲が好ましい。感光体基体用として使用する場合には、
１０⁰ 〜１０⁵ Ω／□が好ましく、１０⁰ 〜１０³ Ω／
□が特に好ましい。中間転写用、搬送用、定着用および
現像用等として使用する場合には１０⁵ 〜１０¹³Ω／□
が好ましく、１０⁷ 〜１０¹²Ω／□が特に好ましい。

【００１６】さらに本発明では、発明の効果を著しく損
なわない範囲でこれらの成分の他に付加的成分を配合す
ることが出来る。付加成分としては、各種フィラー、例
えば、炭酸カルシウム（重質、軽質、膠質）タルク、マ
イカ、シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化
マグネシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、ゼオライト、
ウオラストナイト、けいそう土、ガラス繊維、ガラスビ
ーズ、ベントナイト、モンモリロナイト、アスベスト、
中空ガラス玉、黒鉛、二硫化モリブデン、酸化チタン、
アルミニウム繊維、ステンレススチール繊維、黄銅繊
維、アルミニウム粉末、木粉、もみ殻等のフィラーの
他、熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂、メラミン樹
脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂：酸化防
止材（フェノール系、硫黄系等）、滑剤、有機・無機系
の各種顔料、紫外線吸収剤、帯電防止剤、分散剤、中和
剤、発泡剤、可塑剤、銅害防止剤、難燃剤、架橋剤、流
れ性改良剤等を挙げることが出来る。

【００１７】熱可塑性樹脂組成物は、所望により付加的
成分を一軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサー、
ロール、ブラベンダー、プラストグラフ、ニーダー等の
通常の混練機を用いて製造することができる。通常は、
押出機等で各成分を各々に混練してペレット状のコンパ
ウンドにした後加工するが、特殊な場合は各成分を直接
成形機に供給し、成形機で本組成物を混練しながら成形
することもできる。

【００１８】シームレスベルトの製造方法は、連続溶融
押出成形法、射出成形法あるいはブロー成形法、インフ
レーションフィルム成形法等公知の方法を採用すること
が出来る。望ましい製造方法は連続溶融押出成形法で、
特に押し出したチューブの内径を高精度で制御可能な下
方押し出し方式のバキュームサイジング方式が好まし
く、内部冷却マンドレル方式が最も好ましい。

【００１９】内部冷却マンドレル方式では、シームレス
ベルトの内側面の表面を冷却マンドレル表面に押しつけ
ながらシームレスベルトの直径を規制するので、冷却マ
ンドレルの表面を荒らす事によっても摩擦抵抗を上げる
事ができる。また、バキュームサイジング方式は、シー
ムレスベルトの外側面の表面をバキュームサイジング表
面に押しつけてシームレスベルトの直径を規制する方式
である。このため、ベルトの内側表面を荒らすには、新
たに表面を荒らした内部マンドレルの様なものを用いる
必要がある。

【００２０】押し出されたシームレスベルトは導電性、
厚みの均一性、機械的強度等、要求される特性を未延伸
状態で満足しなければならない。これは、延伸操作によ
り、機械的強度の向上は期待できるものの、導電性の均
一性が損なわれること、延伸方向に裂け易くなるため耐
クラック性も損なわれることなどの問題が生じるからで
ある。さらに、延伸によりカーボンブラックとプラスチ
ックの界面に剥離が生じ、カーボンが脱落して転写むら
等の原因となる。

【００２１】シームレスベルトの厚みは、５０μｍ以上
１０００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以上７００μ
ｍ以下がさらに好ましい。５０μｍ未満になるとシーム
レスベルトが伸び易くなる為、画像の色むら等の問題が
生じる。また、耐電圧が不足し、転写に必要な電荷の付
与に十分な電圧が印加出来なくなる。一方、１０００μ
ｍを越えると柔軟な変形が困難になるため、小径ロール
による一定速度の駆動ができず、画像の転写ずれが生じ
る。また、静電容量が小さくなるため、高電圧を印加し
ないと転写に必要な電荷を付与することができず、電源
装置の高コスト化、大型化ばかりでなく、周辺機器部品
間での放電等の問題が生ずる。

【００２２】シームレスベルトはそのままベルトとして
使用しても良いし、ドラムあるいはロール等に巻き付け
て使用しても良い。更に、図２に示すように、蛇行防止
や端面補強等の目的のために、所定の寸法のシームレス
ベルトの内側面端部を耐熱テープ１３或いは、シリコン
ゴム１４等で処理しても良い。

【００２３】

【実施例】表１に記載したように各成分を所定の割合に
て押出成形機に供給し、混練し、ペレットを製造した。
得られたペレットを下記手法にて成形品を製造し、下記
手法を用いて評価し、その結果を表１に示す。実施例及
び比較例においての使用材料は、下記の通りである。 １．ポリカーボネート（三菱瓦斯化学社製、商品名「ユ
ーピロン：Ｅ−２０００」） ２．ポリブチレンテレフタレート（三菱化成社製、商品
名「ノバドール：５０２０」） ３．アセチレンブラック（電気化学社製、商品名「デン
カブラック」） ４．直鎖状ポリエチレン（三菱油化社製、「三菱ポリエ
チーＬＬ：ＵＦ４２１」） ５．シリコーン樹脂マスターバッチ（ダウコーニング社
製、「Ｆ０２９Ｂ１」） ６．エチレンテトラフルオロエチレン共重合体（旭硝子
社製、商品名「アフロンＣＯＰ：Ｃ５５」）

【００２４】実施例及び比較例においての実験、評価方
法は、下記の通りである。 １．導電性（表面抵抗：Ω／□） 表面抵抗計ハイレスタＨＡプローブ（三菱油化社製）を
用い、測定電圧５００Ｖ、測定時間１０秒で測定した。 ２．接触角測定試験 ゴニオメーター式接触角測定器（エルマ社製）を用いて
純水に対するシームレスベルトの外側面の接触角を測定
した。 ３．トナー固着性試験 シームレスベルトの外側面を上にしてトナーをベタ現像
したサンプル上にセロハン粘着テープ（ＪＩＳＺ１５２
２）を十分圧着し、表面と約４５度に保ち手前に一気に
引き剥し、トナーの残り具合を面積比で表す。 ４．摩擦係数試験法 ＡＳＴＭ Ｄ１８９４−７３ スリップテスター法を用
い測定をした。その時の相手物としてソリにアルミ箔
（三菱アルミニウム社製：ダイヤホイル）を巻き付け
た。 ５．対ロール滑り性 ２００ｍｍ幅のシームレスベルトを、両ロール径２５φ
ｍｍ、ロール速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、ベルト張力８ｋ
ｇ／ベルト全巾、２５℃、５５％の条件で図２の装置に
セットし、ベルトとロールのズレを目視にて観察した。

【００２５】以下、具体的実施例により本発明を更に説
明する。 （実施例１〜３）表１にて示した配合にて、環状ダイ付
き４０φの押出機を用い、環状ダイより下方に溶融チュ
ーブの状態で押出す。押出した溶融チューブを、環状ダ
イの同一軸線上に支持棒を介して装着した、ＲＭａｘ２
０μの表面粗さを有する１３０ｍｍφの冷却マンドレル
外表面に接触、冷却固化させ、シームレスチューブとし
た。次に、シームレスチューブの中に設置されている中
子と、外側に設置されているロールにより、シームレス
チューブ（所定の長さに切断したものがシームレスベル
ト）を円筒形を保持した状態にて引き取った。得られた
ベルトの導電性、接触角、トナーの固着性、摩擦係数、
ローラとの滑り性を評価した。評価結果を表１に示す。

【００２６】（実施例４）実施例１〜３における、１３
０ｍｍφの冷却マンドレルの表面粗さをＲＭａｘ１μ以
下にし、出来上がったシームレスベルトの内側面を研磨
材（住友スリーエム社製：インペリアルラッピングフィ
ルム＃４００）を用い荒らした以外は実施例１〜３と同
様に評価した。

【００２７】（比較例１）表１にて示した配合にて、環
状ダイ付き４０φの押出機を用い、環状ダイより下方に
溶融チューブの状態で押出し、押出した溶融チューブ
を、環状ダイの同一軸線上に支持棒を介して装着された
表面がＲＭａｘ２０μの１３０ｍｍφの冷却マンドレル
外表面に接しめて冷却固化させてシームレスチューブと
した後、シームレスチューブの中に設置されている中子
と外側に設置されているロールにより、シームレスチュ
ーブ（所定の長さに切断したものがシームレスベルト）
を円筒を保持した状態にて引き取った。得られたベルト
の導電性、接触角、トナーの固着性、摩擦係数、ローラ
との滑り性を評価した。評価結果を第１表に示す。

【００２８】（比較例２，３）比較例１において、１３
０ｍｍφの冷却マンドレルの表面粗さをＲＭａｘ１μ以
下にした以外は比較例１と同様に評価した。

【００２９】（比較例４）比較例１において、１３０ｍ
ｍφの冷却マンドレル表面粗さをＲＭａｘ１μ以下に
し、出来上がったシームレスベルトの内側面を研磨材
（住友スリーエム社製：インペリアルラッピングフィル
ム＃４０００）を用い荒らした以外は比較例１と同様に
評価した。

【００３０】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】中間転写方式の複写機における要部側面図であ
る。

【図２】端面を補強したシームレスベルトの斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 感光ドラム ２ 帯電器 ３ 露光用光学系 ４ 現像器 ５ クリーナー ６ 導電性シームレスベルト ６ａ 内側面 ６ｂ 外側面 ７ 搬送ローラ ８ 搬送ローラ ９ 搬送ローラ １０ 静電転写器 １１ 記録紙 １２ 押圧ローラ １３ 補強用テープ １４ ガイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−198359（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−23031（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−51754（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−99345（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−194282（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−159560（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−89357（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−198476（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−212867（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−144254（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−100127（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−144857（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−26439（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/16 G03G 15/00 550 G03G 15/08 501 G03G 15/20 101 G03G 21/00 350

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリカーボネート、ポリブチレンテレフ
   タレート及びポリエチレンよりなる熱可塑性樹脂混合物
   に導電性フィラーを配合した樹脂組成物を溶融成形して
   なり、外側面が、これに水を滴下したとき面と水滴の接
   触角が９０°以上であり、かつ内側面の動摩擦係数がＡ
   ＳＴＭＤ−１８９４−７３号の規定による測定で０．２
   ５０以上であることを特徴とする電子写真装置用シーム
   レスベルト。
2. 【請求項２】 溶融成形後に延伸処理が施されていない
   ことを特徴とする請求項１記載の電子写真装置用シーム
   レスベルト。
3. 【請求項３】 外側面及び内側面の表面導電性が１×１
   ０⁰〜１×１０¹³Ω／□であることを特徴とする請求項
   １又は２記載の電子写真装置用シームレスベルト。