JP3587860B2

JP3587860B2 - シームレスベルト

Info

Publication number: JP3587860B2
Application number: JP959592A
Authority: JP
Inventors: 誠森越; 克己奥山
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1992-01-23
Filing date: 1992-01-23
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2019-11-10
Also published as: JPH05193020A

Description

【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感光体基体用シームレスベルト、中間転写用シームレスベルト、搬送用シームレスベルト、定着用シームレスベルト、現像用シームレスベルト等に使用されるシームレスベルトに関するものである。
【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、帯電装置等に於いてはエンドレスベルトが多用されている。図１は中間転写装置の平面図である。
図中、１は感光ドラム、６は導電性エンドレスベルトである。１の感光ドラムの周囲には、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およ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】
導電性エンドレスベルト６は、搬送ローラ７，８，９，に掛け渡されて、矢印方向に回転する感光ドラムと同調して矢印方向に移動するようになっている。
この作動に関しては、まず矢印方向に回転する感光ドラム１の表面が帯電器２により一様に帯電される。次にこの上に光学系４により静電潜像が形成され、この潜像が現像器４により現像される。この現像により形成されたトナー像は、静電転写器１０により導電性エンドレスベルト６へ静電転写される。
【０００４】
このベルト上に転写されたトナー像は、搬送ローラ７，８，９により搬送され、搬送ローラ９と押圧ローラ１２の間で記録紙１１に転写される。
上記エンドレスベルト６は、Ｔダイ法、カレンダー法にて成形された表裏の平滑なシートの端同志を、超音波シール法等で融着してベルト状にした継ぎ目部を有する導電性抵抗制御エンドレスベルトが使用されている。このような表裏の平滑なシートからなるベルトを感光体装置、中間転写装置等の抵抗制御エンドレスベルトとして使用すると、平滑な場所では非常に鮮明な画像が得られるが、継ぎ目部では、継ぎ目部の感光性能、転写性能等が他の部分と異なる為、鮮明な画像が得られない、あるいは、機能状使用できないという問題点を有している。更に、駆動時、継ぎ目部で微小な振動が発生し、高速回転をさせることができないという問題を有している。
【０００５】
そこで、継ぎ目部のないエンドレスベルトとして、導電性のカーボンブラックを含有する熱可塑性樹脂、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を筒状フィルムとして円筒ダイより押出成形し、この筒状フィルムを水平方向に輪切りした導電性シームレスベルトが提案された（特開平２−２３３７６５号、同３−８９３５７号、特開昭６４−２６４３９号）。
【０００６】
これらの継ぎ目のないシームレスベルトは、ベルト全周にわたり鮮明な画像が得られること、継ぎ目部で微小な振動が発生しないので、高速化印刷に何等問題がない利点を有するが、このシームレスベルトは、従来の継ぎ目部有りのベルトと比較し、耐久性が劣ることが判明した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、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耐久性のある継ぎ目のないシームレスベルトを提供することにある。
【０００８】
本発明者らは、従来のかかる問題の原因を究明した結果、継ぎ目部有りの駆動ベルトは、Ｔダイ法あるいはカレンダー法にて、成形された溶融シートを２本以上の鏡面ロールにより溶融状態で強制的に押し圧して表裏を平滑にし、この平滑なシートの端面同志を融着して継いで輪状としているため、継ぎ目部以外のベルトの表裏には凹凸が存在ないのに対し、シームレスベルトは、チューブ状フィルムを輪切りして作るため、ロール等でチューブ状フィルムの表裏全域を均一に押し圧して平滑にすることができないので、シームレスベルトの表面平滑性が悪い。それ故、図１に示す複写装置について耐久性が悪い理由を説明すると、シームレスベルト６はシームレスベルトの内側６ａに配置した数本の２０〜５０ｍｍφの小径ロール７，８，９により駆動される。この際、ロール上でシームレスベルトがスリップしないように数ｋｇ〜数十ｋｇの張力がシームレスベルトに負荷されるため、シームレスベルトの内側面６ａは強くロール７，８，９押さえつけられた状態になる。このような状態でシームレスベルトの内側面に凸部が存在していると、ロールの回転の都度シームレスベルトの内側面の凸部に応力が集中するため、凸部近傍にクラックが発生し耐久性が損なわれる。
【０００９】
シームレスベルトの表面平滑性が粗い理由は、筒状フィルム（チューブ）成形時に、熱可塑性樹脂の高分子量物、導電性フィラー（カーボンブラック）の凝集物あるいはシームレスベルトを製造する過程で発生する熱可塑性樹脂の劣化物、安定剤の劣化物等が筒状フィルムに含有されるので筒状フィルムの平滑性が劣るからである。Ｔ−ダイ法、カレンダー法ではかかる劣化物、凝集物がシートに含有されていても鏡面ロールで圧せられて表面が平滑となるからである。
本発明は、内面が平滑の導電性シームレスベルトの提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための具体的手段】
本発明は、シームレスベルトの内側面の平滑度が、ＪＩＳＰ−８１１９によるベック指数で５，０００秒以上であり、ＪＩＳＢ−０６０１による表面平均粗さ（Ｒａ値）が０．１μｍ以下であり、かつ、このシームレスベルトの表面と裏面の表面導電性が１×１０⁰〜１×１０¹³Ω／□の、電子写真式複写機及びレーザープリンターの、感光体装置、中間転写装置、転写分離装置、搬送装置、帯電装置、又は現像装置用熱可塑性樹脂製シームレスベルトを提供するものである。
【００１１】
以下、本発明を具体的に説明する。
（１）シームレスベルトの表面状態
本発明のシームレスベルトの内側の表面平滑性は、マクロ的な面からベック指数が２，０００秒以上、好ましくは５，０００〜２５，０００秒、ミクロ的な面からＪＩＳＢ−０６０１でカットオフ値０．４ｍｍ、測定長さ５ｍｍ、プローブ先端５μｍで測定した表面平均粗さが０．１μｍ以下、好ましくは０．００１〜０．０８μｍである。
シームレスベルトの内側面の表面状態のベック指数が２，０００秒未満、Ｒａの値が０．１μｍを越えるとシームレスベルトの耐久性が大幅に損なわれてしまう。
好ましくは、シームレスベルトの最大表面粗さ（Ｒａ_ｍａｘ）は、内面側で１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下、より好ましくは２μｍ以下で、外面側のそれは２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下が良い。
【００１２】
（２）樹脂組成物
本発明の導電性を有する熱可塑性樹脂シームレスベルトの素材は、導電性フィラーと熱可塑性樹脂とからなる樹脂組成物により基本的に構成される。
熱可塑性樹脂
本発明で使用される熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ弗化ビニリデン、ポリアミド、アクリル、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、エチレンテトラフロロエチレン共重合体、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】
導電性フィラー
本発明で使用される導電性フィラーは、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。
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。
カーボンブラック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。
シームレスベルトの表面導電性は１×１０^０〜１×１０^１３Ω／□の範囲が好ましい。感光体基体用シームレスベルトに使用する場合には、１×１０^０〜１×１０^５Ω／□が好ましく、１×１０^０〜１０^３Ω／□が特に好ましい。中間転写用シームレスベルト、搬送用シームレスベルト、定着用シームレスベルト、現像用シームレスベルト等に使用する場合には１×１０^５〜１×１０^１３Ω／□が好ましく、１０^７〜１０^１２Ω／□が特に好ましい。
【００１４】
付加的成分
シームレスベルトを形成する材料の樹脂組成物には、特に本発明の目的とする性質を阻害しない限り、通常樹脂組成物に配合される各種の付加的成分を含むことができる。このような成分としては、例えば酸化防止剤、滑剤、離型剤、分散剤、紫外線吸収剤あるいは難燃剤などがある。
【００１５】
配合方法
上記の各成分は、通常の溶融混練法、すなわち、一軸押出機、二軸押出機、ロール、バンバリー等を利用して配合しペレットにすることができる。望ましいのは、二軸押出機を用い、溶融混練し、ダイよりストランド状に押し出し、冷却してペレットを得る方法である。
【００１６】
（３）シームレスベルトの製造方法
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できる。望ましい製造方法は連続溶融押出成形法である。
シームレスベルトの望ましい連続溶融押出成形法としては、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内部冷却マンドレル方式あるいはバキュームサイジング方式があげられる。
特に望ましいのは、内部冷却マンドレル方式である。内部冷却マンドレル方式の場合には、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圧しながらシームレスベルトの直径を規制するので、シームレスベルトの内側面の表面には凸部ができにくい。
【００１７】
バキュームサイジング方式の場合には、インフレーションフィルムの外側面の表面をバキュームサイジング表面に押し圧しながらシームレスベルトとなるインフレーションフィルムの直径を規制することができるので、シームレスベルトの外側面には凸部ができにくいが、内側面の表面には凸部ができ易いので、筒状フィルムの内側面のベック指数が２，０００秒未満でＲａ値が０．１μｍを越える場合には、住友スリーエム（株）製インペリアル印ラッピングフィルムで研磨して、ベック指数が２，０００秒以上、Ｒａ値が０．１μｍ以下となるようにする。研磨する際の引っかき傷等により、シームレスベルトの耐久性を損なわない為には、ラッピングフィルムは、＃３０００以上のメッシュの番手を使用するのが好ましい。
【００１８】
押し出された筒状フィルムは未延伸で必要な導電性、厚みの均一性、機械的強度、耐クラック性を有していなければならない。延伸操作をすると、機械的強度の向上は期待できるが、導電性の均一性が損なわれ、延伸方向に裂け易くなるため耐クラック性も損なわれてしまう。さらに、延伸により、導電性フィラーと樹脂の界面に剥離が生じ、導電性フィラーが脱落し、転写むら等の原因となる。筒状フィルムをフィルムの引取方向とは直角の方向に輪切してシームレスベルトとする。
【００１９】
得られた、シームレスベルトの厚みは、５０μｍ以上、１０００μｍ以下である。好ましくは、１００μｍ以上、７００μｍ以下である。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とともに、耐電圧が不足し、転写に必要な電荷を付与するに十分な電圧を印可することができなくなる。また、１０００μｍを越えると柔軟な変形が困難になるため、小径ロールによる均一な速度の駆動が損なわれ、画像の転写ずれが生じるとともに、静電容量が小さくなるため、転写に必要な電荷を付与するためには必要以上の大がかりな高圧電源装置が必要となるため複写装置のコストが高くなるばかりでなく、高電圧を印可するため周辺機器部品との間で放電等の問題が生ずる。
シームレスベルト（基材）はそのままシームレス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、蛇行防止、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端面を耐熱テープあるいは、シリコンゴム等で処理しても良い。
【００２０】
【実施例】
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）
メルトフローレート（ＭＦＲ）が４．６ｇ／１０分（２８０℃で測定）のポリカーボネート（三菱瓦斯化学（株）製商品名、ユーピロンＥ−２０００）８３重量部、ＭＦＲが４．３２ｇ／１０分（２３０℃で測定）のポリブチレンテレフタレート（三菱化成（株）製商品名、ノバドール５０２０）１７重量部、及び比表面積が７０ｍ^２のアセチレンブラック（電気化学（株）製）１４重量部を３２５メッシュのフィルターを設置したベント付二軸押出機を用いて混練造粒した。
【００２１】
得られたペレットを、２８０℃の温度で、２２０ｍｍφの環状ダイより下方に溶融チューブ状態で押し出し、押し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２００ｍｍφ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を円筒を保持した状態にて引き取った。
これを２００ｍｍ幅に輪切して内側面のベック指数が１３，４００秒、Ｒａ値が０．０４μｍ、内側面の表面導電性が１．２×１０^９Ω／□、厚みが２００μｍ、直径２００φｍｍ、幅が２００ｍｍのシームレスベルトを得た。
【００２２】
このシームレスベルト６の内側の両端面に、厚さ５０μｍ、幅１０ｍｍの片面接着二軸延伸ポリエチレンテレフタレートテープ１３の未接着面に幅５ｍｍ、高さ０．６ｍｍの形状したシリコーンゴム製ガイド１４が接着してあるシームレスベルト端面処理補強用ガイドテープを接着した（図２）。
得られた端面処理補強シームレスベルトを、両ロール径２５φｍｍ、ロール速度１００ｍｍ／秒、ベルト張力１０ｋｇ／シームレスベルト全幅、温度２５℃、相対湿度５５％の条件で図１の装置にセットし、耐久性テストしたところ、連続１００時間運転しても、シームレスベルトには、異常は認められなかった。
【００２３】
（比較例１）
実施例１において、混練造粒時に、３２５メッシュのフィルターを取り外した以外、実施例１と同一条件で成形を行ってシームレスベルトを得た。
得られた内側面のベック指数が８３０秒、Ｒａ値が０．１８μｍのシームレスベルト端面を実施例１と同様に補強し、実施例１と同一条件で図１の装置にてテストしたところ、２３時間でクラックが発生した。
【００２４】
（実施例２）
比較例１で得たシームレスベルトの内側面を住友スリーエム（株）製インペリアル印ラッピングフィルム（商品名）メッシュナンバー＃８０００で研磨し、内面側の平滑性がベック指数が６，７００秒、Ｒａの値が０．０８μｍのシームレスベルトとした。
得られたシームレスベルトの端面を実施例１と同様に補強し、実施例１と同一条件で図１の装置にて、テストしたところ、９５時間でクラックが一部認められたが、実用上は問題のない耐久性を示した。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のシームレスベルトは、耐久性に富む。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子写真式複写機の中間転写装置の平面図である。
【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内面側
６ｂ外面側
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

Claims

シームレスベルトの内側面の平滑度が、ＪＩＳＰ−８１１９によるベック指数で５，０００秒以上であり、ＪＩＳＢ−０６０１による表面平均粗さ（Ｒａ値）が０．１μｍ以下であり、かつ、このシームレスベルトの表面および裏面の表面導電性が１×１０⁰〜１×１０¹³Ω／□である、電子写真式複写機及びレーザープリンターの、感光体装置、中間転写装置、転写分離装置、搬送装置、帯電装置、又は現像装置用熱可塑性樹脂製シームレスベルト。