JP3608806B2 - フィルミング性を改良したシームレスベルト - Google Patents

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折り目の無い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シーム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。
【０００３】
図１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用光学系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。
【０００４】
導電性シームレスベルト６は、搬送ローラ７、８及び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。
【０００５】
複写プロセスは、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。次にこの帯電面上に光学系３によって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。現像により形成されたトナー像は、静電転写器１０により導電性シームレスベルト６へ静電転写される。
【０００６】
このシームレスベルト上に転写されたトナー像は、搬送ローラ７、８及び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。
【０００７】
このシームレスベルトは従来、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、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にして得られる導電性シームレスベルトが提案されている（特開平２−２３３７６５号、同３−８９３５７号及び特開昭６４−２６４３９号公報）。
【０００８】
このベルトには、平滑性、及び付着した残留トナーの良好な除去特性が要求される。前者は鮮明な画像を得るためであり、後者は、中間転写ベルト等に使用する場合には、機能上常にトナーが付着するため、また、転写分離ベルトに使用する場合には、機能上はトナーの付着を目的としないが、機構上ベルトにトナーが付着するため、ともに付着した残留トナーを除去する必要があるからである。
【０００９】
ところで、ベルトに付着したトナーは、使用の初期段階では容易に除去できるが、その後はトナーが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。これはフィルミング現象と呼ばれており、トナーが固着する原因は未だ解明されていないが、ベルト表面での、樹脂とトナーとの相溶性及び滑り性が影響していると考えられている。前述のポリカーボネート系、ポリエチレンテレフタレート系樹脂では、トナーとの相溶性が大きいためフィルミング現象が生じ易い。
また、熱硬化性樹脂や熱硬化性ゴムを基体に用い、これにトナーと相溶しないフッ素系ポリマーを表面コーティングすることによりフィルミング現象を防止したシームレスベルトが知られている。しかし、このようなシームレスベルトはコーティング時に焼成するため、熱硬化性樹脂では成形加工性が悪く、また熱硬化性ゴムではその低弾性のため、中間転写ベルトとして使用した際にベルトが伸びてしまい、画像を転写する際に画像ズレを発生させることから、ともに問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
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シームレスベルトのトナーのフィルミング現象を防止して画像ズレを防止するシームレスベルトを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記のかかる問題を解決すべく鋭意検討した結果、高弾性率を有する熱可塑性樹脂からなる基体にフッ素系ポリマーをコーティングすることにより、フィルミング現象を防止して画像ズレを防止し、また、シームレスベルト表面にコロナ処理及び／又はプラズマ処理を施すことにより、界面接着強度の優れたシームレスベルトが得られることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、本発明は、
（１）熱可塑性樹脂と導電性フィラーとからなる樹脂組成物を溶融成形したヤング率が８０００ｋｇ／ｃｍ^２以上で、表面抵抗が１×１０^０ 〜１×１０^１３Ω／□である導電性シームレスベルトであって、該シームレスベルトの表面にフッ素系ポリマーのコーティング層を有することを特徴とするシームレスベルト及び
（２）コーティング層を形成する前の前記シームレスベルト表面が、コロナ処理及び／又はプラズマ処理されていることを特徴とする請求項１記載のシームレスベルト
を提供するものである。
【００１３】
以下、本発明を具体的に説明する。
（１）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。
【００１４】
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、液晶性ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、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、エチレンテトラフルオ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、アクリル酸−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一種またはこれらの混合物からなるものが使用される。
【００１５】
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一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、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等のカーボンブラックが好ましい。
【００１６】
カーボンブラックの配合量は、熱可塑性樹脂１００重量部に対して３〜２５重量部である。３重量部未満では導電性に乏しく、２５重量部を越えると製品の外観が悪くなり、また材料強度が低下するのでともに好ましくない。
【００１７】
表面導電性は、表面抵抗が１０^０ 〜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、１０^０ 〜１０^５ Ω／□が好ましく、１０^０ 〜１０^３ Ω／□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１０^５ 〜１０^１３Ω／□が好ましく、１０^７ 〜１０^１２Ω／□が特に好ましい。
【００１８】
好ましいヤング率は８，０００ｋｇ／ｃｍ^２以上であり、更に好ましくは１０，０００ｋｇ／ｃｍ^２以上、特に好ましくは１５，０００ｋｇ／ｃｍ^２以上である。ヤング率が８，０００ｋｇ／ｃｍ^２未満では、ベルトが伸びて画像を転写する際に画像ズレを発生させるため好ましくない。
【００１９】
（２）フッ素系ポリマー
本発明で使用するフッ素系ポリマーとしては、市場において容易に入手できるフッ素系塗料等を用いることができる。例えばセントラル硝子社製商品名「セフラルコート」、旭硝子社製商品名「ルミフロン」等が挙げられる。また、素材とフッ素系ポリマーとの接着性を向上するためにプライマーを塗布してもよい。
また、使用部位によっては、表面コーティング部に１×１０^０ 〜１×１０^１３Ω／□程度の導電性、半導電性を付与してもよい。
【００２０】
コーティング方法としては、通常の塗布方法を用いることが出来る。例えば、シームレスベルトを塗料中に浸漬し、徐々に引き上げることにより、被塗布物と塗料の表面張力を利用して塗膜を形成する浸漬塗布法、または、微小開口部を有するノズルより塗料を吐出し霧化することにより、生成した微小液滴を被塗布物の表面及び／又は裏面に付着させて塗膜を形成するスプレー法等が用いられる。
【００２１】
塗膜厚みは、１〜１００μｍ が好ましく、更に好ましくは１０〜６０μｍ である。１μｍ 未満では耐久性に乏しく、１００μｍ より厚くなるとベルトの剛性との僅かな相違により界面から剥離を起こすため、ともに好ましくない。
【００２２】
（３）表面処理方法
半導電性熱可塑性樹脂ベルトとフッ素系ポリマーの塗膜との密着強度を向上させるために、コロナ処理及び／又はプラズマ処理等の表面処理を行うことが好ましい。
コロナ処理方法としては、通常の方法が用いられる。例えば、春日電機（株）社製タイプＨＦＳ−４０１（トランジスタ）コロナ処理機を用いて、ライン速度３０ｍ ／分、アノード電圧７０ボルト、アノード電流７．２アンペアの条件で処理できる。コロナ処理中の雰囲気ガスとしては空気が用いられるが、窒素濃度を増加してもよい。
【００２３】
プラズマ処理方法としては、高周波放電、マイクロ波放電等により低圧の酸化性ガス、例えば酸素またはこれに窒素、空気、アルゴン、炭酸ガス、塩素ガス等を混入させた混合ガスを励起して活性ガスを発生させ、これをシームレスベルト表面に接触させる方法が用いられる。処理条件は特に限定されないが、通常、０．１〜１０ｔｏｒｒの圧力、及び５秒〜１５分の処理時間である。
【００２４】
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、素材成分の他に付加成分を配合することができる。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、また、これらのフィラーの他に、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；流れ性改良剤等も配合することができる。
【００２５】
熱可塑性樹脂組成物は、所望により付加成分を一軸押出機、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、ニーダ等の通常の混練機を用いて製造してもよい。
【００２６】
通常、押出機等で各成分を別々に混練してペレット状のコンパウンドを成形した後、これらを共に供給して所定の成形体に加工する。しかし、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。
【００２７】
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溶融成形法を用いることができる。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、押出したチューブ内径を高精度で制御可能な下方押出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挙げられる。
【００２８】
押出したシームレスベルトは、未延伸の状態で必要な導電性、厚みの均一性、機械的強度を有していなければならない。延伸により機械的強度は向上するが、導電性の均一性が損なわれ、また延伸方向に裂け易くなるため耐久性も損なわれるからである。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が剥離し、カーボンブラックが脱落して転写むら等の原因となるからである。
【００２９】
シームレスベルトの厚みは、５０〜１，０００μｍ 、好ましくは１００〜７００μｍ が好ましい。５０μｍ 未満では、シームレスベルトが伸び易くなるため、画像の色むら等の問題が生じるとともに、耐電圧性が不足し、転写に必要な電荷を付与するに十分な電圧を印加できなくなる。また、１，０００μｍ を越えると、柔軟な変形が困難になり、小径ロールによる均一な速度の駆動が損なわれるため、画像の転写ずれが生じる。さらに、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の大がかりな高圧電源装置が必要となってコストが高くなり、高電圧を印加するため周辺機器部品との間で放電等の問題も生ずる。
【００３０】
シームレスベルトはそのままベルトとして使用してもよいし、ドラムあるいはロール等に巻き付けて使用してもよい。
さらに、蛇行防止、端面補強等の目的のために、図２に示すように、シームレスベルトの端面の所定の寸法を、補強用の耐熱テープ１３により補強したり、シリコンゴム等で処理してもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のシームレスベルトを使用することにより、トナーの固着及び画像ズレが防止でき、長期的に鮮明な画像を得ることが可能となった。
【００３２】
【実施例】
下記実施例及び比較例においては、表１に記載する各成分を所定の割合で押出成形機に供給、混練してペレットを製造した。得られたペレットを下記の方法により、シームレスベルトに成形し、下記の測定方法及び試験方法によって評価した。
【００３３】
実施例及び比較例においては、下記に示す材料を使用した。
（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）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：Ｃ−５５ＡＰ」）
（５）パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（旭硝子社製、商品名「アフロンＰＦＡ：Ｐ−６３−Ｐ」）
（６）ポリフッ化ビニリデン（三菱油化社製、商品名「ＫＹＮＡＲ２８１２」）
【００３４】
実施例及び比較例においては、下記に示す測定方法及び試験方法を用いた。
（１）導電性の測定方法（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秒の条件で測定した。
（２）ヤング率の測定方法
ＩＳＯ Ｒ１１８４に準拠し、幅１５ｍｍ、長さ１５０ｍｍの短冊型試料片を用い、オートグラフ引張試験機により引張速度１．０ｍｍ／分、チャック間距離１００ｍｍの条件で測定した。
（３）トナー固着性試験方法
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試料上に、セロハン粘着テープ（ＪＩＳＺ１５２２）を十分圧着し、表面と４５度の角度に保ちながら手前に一気に引き剥し、トナーの残り具合を面積比で表した。
（４）対ロール滑り性の試験方法
２００ｍｍ幅のシームレスベルトを、両ロール径２５φｍｍ、ロール速度１００ｍｍ／ｓｅｃ、ベルト張力８ｋｇ／ベルト全幅、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。
（５）碁盤目剥離試験方法
片刃カミソリを用いて、シームレスベルト表面に直交する縦横１１本ずつの平行線を、２ｍｍ間隔で引いて碁盤目を１００個作った。この碁盤目上にセロハン粘着テープ（ＪＩＳＺ１５２２）を十分圧着し、表面と約４５度の角度に保ちながら手前に一気に引き剥し、碁盤目で囲まれた部分の状態を観察し、剥離した碁盤目の数を記録した。
【００３５】
（実施例１）
表１に示した配合で、環状ダイ付き４０φの押出機を用いて、環状ダイより下方に溶融チューブを押出し、これを環状ダイの同一軸線上に支持棒を介して装着された冷却マンドレル外表面に接触させ、冷却固化させてシームレスチューブを成形した。次いで、この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、円筒を保持した状態でシームレスチューブを引き取った。このシームレスチューブを、所定の長さに切断してシームレスベルトとし、ベルトの導電性及びヤング率を測定した。
【００３６】
別に、セントラル硝子社製フッ素系コーティング剤商品名「セフラルコート」Ａ−２０２Ｂ（主剤）と硬化剤を９：１（重量比）の割合で混合し、これを１９．０秒／４フォードカップ／２０℃の濃度にシンナーで希釈してコーティング剤を調製した。イワタ社製「ワインダー７７」のガンを用いて、前記シームレスベルト表面に前記コーティング剤を、３５０ｍｌ／分の吐出量で塗装し、その後１００℃のオーブンに１時間放置した。このようにして得られたシームレスベルトについて、トナーの固着性、対ロール滑り性、碁盤目剥離を前記方法により評価した。結果を表１に示す。
【００３７】
（実施例２）
実施例１において、コーティング剤を旭硝子社製フッ素系コーティング剤商品名「ルミフロン」ＬＦ−２００Ｃ（主剤）と硬化剤を５：１（重量比）の割合で混合した以外は、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００３８】
（実施例３）
実施例１において、ベルト表面を東芝社製「ＴＭＺ−９６０２Ｂ」マイクロ波プラズマ処理装置により、酸素ガス流量４００ｍｌ／分、圧力０．５ｔｏｒｒ、出力４００Ｗ の条件で１０秒間処理した以外は、実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００３９】
（実施例４）
実施例２において、ベルト表面を春日電機（株）社製タイプＨＦＳ−４０１（トランジスタ）のコロナ処理機により、ライン速度３０ｍ ／分、アノード電圧７０ボルト、アノード電流７．２アンペアの条件で処理した以外は、実施例２と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００４０】
（比較例１〜３）
表１に示した配合で、実施例１と同様にシームレスベルトを製造し、これを表１に示すように表面処理及び／又はコーティング剤処理、あるいは未処理のものを評価した。結果を同じく表１に示す。
【００４１】
【表１】

【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
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 (2)

1. 導電性樹脂層と、その表面に設けたフィルミング現象防止層の２層を含む中間転写用シームレスベルトであって、
   該導電性樹脂層は、熱可塑性樹脂と導電性のカーボンブラックとからなる樹脂組成物を溶融押出し成形した未延伸のものであり、かつヤング率１００００〜２２０００kg/cm²、表面抵抗１×１０⁵〜１×１０¹³Ω／□、及び厚さ５０〜１０００μmを有し、そして
   該フィルミング現象防止層は、フッ素系ポリマーを厚さ１〜１００μmでコーティングした層であることを特徴とする、中間転写用シームレスベルト。
2. コーティング層を形成する前の前記シームレスベルト表面が、コロナ処理及び／又はプラズマ処理されていることを特徴とする請求項１記載のシームレスベルト。

Images