JP3666159B2

JP3666159B2 - 電子写真複写機用半導電性プラスチック無端ベルト

Info

Publication number: JP3666159B2
Application number: JP1062197A
Authority: JP
Inventors: 栄治安井; 司藤田
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1997-01-23
Filing date: 1997-01-23
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2017-01-23
Also published as: JPH10207249A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真複写機において、感光体上のトナーを写し取る転写中間体等に用いられる半導電性プラスチック無端ベルトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フルカラー複写機等の電子写真複写機の実用化に伴って、感光体上に現像されたトナー像を複写紙に転写する際に、一旦トナーを転写中間体に写し取った後、複写紙に転写するというプロセスが採用されている。
【０００３】
その一例を図６に示す。すなわち、このプロセスでは、感光ドラム１の表面が帯電ロール２により帯電された後、露光機構部３を介して原稿光像のスリット露光４が感光ドラム１表面に到達し、原稿像に対応した静電潜像が感光ドラム１表面に形成され、現像装置５によってトナー像が形成されるようになっている。また、上記感光ドラム１の下部には、転写中間体である無端ベルト６が、一次転写ローラ７に張架されて感光ドラム１に圧接されており、上記感光ドラム１上に現像されたトナー像が、上記無端ベルト６の順逆両方向の繰り返し走行により、この無端ベルト表面に各色順に転写されるようになっている。そして、この無端ベルト６の順方向（感光ドラム１と同じ方向）の走行により、上記トナー像は、この無端ベルト６と二次転写ローラ８との間に挟まれた複写紙９に転写される。なお、二次転写後に無端ベルト６の表面上に残留するトナーはクリーニングブレード１０によって回収され、無端ベルト６はつぎの転写に備えるようになっている。また、一次転写後に感光ドラム１表面上に残留するトナーはクリーニング装置１１によって回収され、その後、感光ドラム１表面はイレーザーランプ１２により除電される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記無端ベルト６は、一次転写ローラ７、二次転写ローラ８等の数本のローラに張架されているため、各ローラ７、８と接する部分で円弧状に曲がった状態となる（図２参照）。そして、その状態のまま、この無端ベルト６を組み込んだ電子写真複写機を長期間使用しないでいると、無端ベルト６に上記曲がった形態が付与され、無端ベルト６の曲がり癖となってしまう。さらに、この曲がり癖のついた無端ベルト６をそのまま使用すると、複写画像に白抜け等の不具合を生じる。そのため、最近では、上記曲がり癖が無端ベルト６に付与されないように、電子写真複写機の電源が切れている状態では、上記無端ベルト６の張架力を緩めておく機構を電子写真複写機内に設けておく等の改良が行われている。
【０００５】
しかしながら、小型化、薄型化が進められている電子写真複写機において、上記機構を新たに設けることは、それだけ余分にスペースが必要となり、小型化、薄型化への大きな障害となる。また、電子写真複写機の複写画像の高画質化も求められており、上記白抜け等の不具合を生じるシステムを解消しなければならない。
【０００６】
この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、ローラに架け渡された状態で長期間使用しない場合であっても、曲がり癖がつかず、しかも複写画像の高画質化を実現できる電子写真複写機用半導電性プラスチック無端ベルトの提供をその目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明の電子写真複写機用半導電性プラスチック無端ベルトは、内層と中間層と外層からなるか、もしくは内層と中間層と外層と表面層からなる無端ベルトであって、上記多層のうち、最も厚みの大きい層である外層が、熱変形温度が９０℃以上となるよう設定されている材料であって、上記他の層と形成材料が異なる下記の（Ａ）を用いて形成され、上記中間層が下記の（Ｂ）を用いて形成され、上記内層が下記の（Ｃ）を用いて形成されてなるという構成をとる。
（Ａ）架橋したポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、およびＡＢＳ樹脂とポリカーボネートとの混合物からなる群から選ばれた少なくとも１つ。
（Ｂ）ポリアミド樹脂。
（Ｃ）フッ素樹脂、塩化ビニル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリメチルメタクリレートからなる群から選ばれた少なくとも１つ。
【０００８】
すなわち、本発明者らは、フルカラー複写機等の電子写真複写機に用いられる無端ベルトについて、一連の研究を重ねた。その結果、内層と中間層と外層からなるか、もしくは内層と中間層と外層と表面層からなる無端ベルトの各層のうち、この多層無端ベルト全体の物性に大きく関与する最も厚みの大きい層を上記外層とし、かつ、熱変形温度が９０℃以上となるよう設定されている材料であって、上記他の層と形成材料が異なる上記特定の材料（Ａ）を用いて形成することにより、所期の目的を達成できることを見いだし、この発明に到達した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
この発明の電子写真複写機用半導電性プラスチック無端ベルト（以下、「半導電性プラスチック無端ベルト」と略す）は、例えば、図１に示すように、内層１３と、これに隣接する中間層１４と、この中間層１４に隣接する外層１５の三層構造を有している。そして、上記各層の厚みは、外層１５が最も大きく、つぎに内層１３が大きく、中間層１４が一番小さく設定されている。
【００１１】
上記内層１３の形成材料としては、フッ素樹脂、塩化ビニル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）が用いられ、なかでも、フッ素樹脂が好ましい。また、これらを二種以上組み合わせて用いることもできる。
【００１２】
上記フッ素樹脂としては、特に限定するものではないが、フッ化ビニリデン−四フッ化エチレン共重合体〔以下「Ｐｏｌｙ（ＶｄＦ−ＴＦＥ）」と略す〕、エチレン−四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等が用いられる。なかでも、溶剤可溶性のものとして、Ｐｏｌｙ（ＶｄＦ−ＴＦＥ）が好適である。すなわち、製法的に有利だからである。
【００１３】
上記溶剤可溶性フッ素樹脂の溶剤としては、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等が用いられる。なかでも、Ｐｏｌｙ（ＶｄＦ−ＴＦＥ）とアセトンの組合わせが好適である。
【００１４】
上記内層１３に隣接して設けられる中間層１４の形成材料としては、ポリアミド樹脂が用いられる。上記ポリアミド樹脂としては、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン（以下「ナイロン８」と略す）、ナイロン１２、共重合ナイロン等があげられる。なかでも、内層１３と外層１５との密着強度を向上させ、しかもその二層が混ざらないようにするために、ナイロン８を用いることが好適である。
【００１５】
そして、上記ポリアミド樹脂の溶剤としては、メタノール、エタノール等の単独溶剤またはそれら単独溶剤に水、トルエン等を混合させた混合溶剤、１−プロパノール、２−プロパノール等が用いられる。なかでも、ナイロン８とメタノール／水混合溶剤（メタノール／水＝３／１）との組合わせが好適である。
【００１６】
上記中間層１４と隣接し、三層構造のなかで最も厚みの大きい外層１５の形成材料としては、熱変形温度が９０℃以上となるものでなければならない。すなわち、上記熱変形温度が９０℃未満であると、得られる無端ベルトをローラに張架して用いる場合、図２に示すように、ローラ１６との接触部分における無端ベルト１７内側の圧縮および外側の伸長によって、無端ベルト１７の形状の決定に大きく関与する層の形成材料の分子配列が除々に崩れてしまうからである（図２では、各層の図示を省略）。そして、この配列の崩れによって、無端ベルト１７の上記形状決定層が、上記ローラ１６の形状に沿って変形し、それが曲がり癖として無端ベルト１７についてしまうのである。
【００１７】
上記熱変形温度が９０℃以上である材料としては、電子線照射や水分硬化等により架橋したポリプロピレン（以下「架橋ＰＰ」と略す）、ポリカーボネート（以下「ＰＣ」と略す）、ポリイミド（以下「ＰＩ」と略す）、ポリエーテルエーテルケトン（以下「ＰＥＥＫ」と略す）、ＡＢＳ樹脂とＰＣとの混合物（ＡＢＳ／ＰＣ）が用いられる。これらは単独で用いてもよいし、二種以上併用してもよい。なかでも、非常に曲がり癖のつきにくい、架橋ＰＰが好適である。なお、上記熱変形温度は、ＪＩＳＫ７２０７の荷重たわみ温度試験方法に準じ、荷重１８．６ｋｇｆ／ｃｍ²の場合における測定温度のことである。
【００１８】
なお、上記内層１３、中間層１４および外層１５に、必要に応じ、導電性フィラー、帯電防止剤、架橋剤等、適宜の充填剤を含有させてもよい。
【００１９】
上記導電性フィラーとしては、アルミニウム粉末、ステンレス粉末等の金属粉末、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−ＴｉＯ₂、ｃ−Ｆｅ₃Ｏ₄、ｃ−ＳｎＯ₂等の導電性金属酸化物、グラファイト、カーボンブラック等の導電性粉末、四級アンモニウム塩、リン酸エステル、スルホン酸塩、脂肪族多価アルコール、脂肪族アルコールサルフェート塩等のイオン性導電剤等があげられる。これら導電性フィラーは、単独でもしくは二種以上を併せて用いられる。これら導電性フィラーのなかでも、分散性の点から、ｃ−ＴｉＯ₂およびｃ−ＳｎＯ₂が好ましい。なお、上記「ｃ−」とは、導電性を有するという意味である。
【００２０】
上記半導電性プラスチック無端ベルトは、例えばつぎのようにして作製することができる。すなわち、まず、各層１３〜１５の形成材料およびその溶剤を、それぞれ適宜に配合し、ボールミル等で混練し、ついで攪拌し、各コーティング液を調製する。そして、このようにして調製されたコーティング液の濃度は、層の厚みに応じて適宜に設定される。すなわち、層の厚みはコーティング液の粘度調整が大きな要因となり、この粘度調整によって設定され、上記粘度はコーティング液の濃度に決定される。
【００２１】
ついで、上記各コーティング液を、図３に示すようにそれぞれ槽１８、槽１９、槽２０に収容する。一方、金属製の軸体（例えばアルミニウム、ステンレス等）２１を準備し、この軸体２１を垂直に立てて、まず槽１８に収容されているコーティング液中に繰り返し浸漬する。そして、所定の回数浸漬を繰り返した後、コーティング液中から軸体２１を引き上げる。ついで、同様の操作を行い、三層構造を形成する。つぎに、乾燥し溶剤を除去した後、加熱処理（例えば６０〜１５０℃×６０分間）を行い、上記軸体２１を抜き取ると、図１に示す半導電性プラスチック無端ベルトが得られる。
【００２２】
なお、上記製法以外に、多層押出成形法、スプレーコーティング法、インフレーション法等の方法により、半導電性プラスチック無端ベルトを得ることができる。
【００２３】
このようにして得られた半導電性プラスチック無端ベルトは、この多層無端ベルト全体の物性に大きく関与する最も厚みの大きい層の形成材料として、特定の熱変形温度を有するものを用いている。このため、この無端ベルトをローラに張架して用いた場合、無端ベルト内側の圧縮および外側の伸長により発生する応力によって、無端ベルトに曲がり癖がついてしまうといったことがない。したがって、この無端ベルトを電子写真複写機に組み込んで用いても、得られる複写画像は、白抜け等の画像不良を生じず、非常に高画質なものとなる。
【００２４】
なお、上記半導電性プラスチック無端ベルトにおいて、内層１３、中間層１４および外層１５の合計厚みは、５０〜２５０μｍであることが好ましい。より好ましくは、１００〜２００μｍである。すなわち、厚みが５０μｍ未満であると強度が不足するおそれがあり、２５０μｍを超えると耐屈曲疲労性に劣るおそれがあるからである。
【００２５】
また、上記半導電性プラスチック無端ベルトは、内周長が９０〜６００ｍｍ程度で、長さが１００〜５００ｍｍ程度のものが好ましい。すなわち、上記範囲内程度の形状であると、電子写真複写機に組み込んで用いるに適当な大きさとなるからである。
【００２６】
そして、半導電性プラスチック無端ベルト全体の特性として、その体積抵抗率が１０⁶〜１０¹⁴Ω・ｃｍに設定されていることが好ましい。より好ましくは、１０⁸〜１０¹²Ω・ｃｍである。すなわち、１０⁶Ω・ｃｍ未満であると電荷の減衰が早すぎ電源の容量を大きくする必要を生ずるおそれがあり、１０¹⁴Ω・ｃｍを超えると電荷の減衰が遅すぎ、除電のシステムを必要とするおそれがあるからである。また、上記半導電性プラスチック無端ベルトの表面抵抗率が１０⁶〜１０¹⁴Ω／□に設定されていることが好ましい。より好ましくは、１０⁸〜１０¹⁴Ω／□である。すなわち、１０⁶Ω／□未満であると電荷の減衰が早すぎ電源の容量を大きくする必要が生ずるおそれがあり、１０¹⁴Ω／□を超えると電荷の減衰が遅すぎ、除電のシステムを必要とするおそれがあるからである。
【００２７】
なお、本発明の半導電性プラスチック無端ベルトは、上記三層構造に限定されるものではなく、上記外層１５の表面に、トナー離型性を向上させる目的で、シリコーン樹脂等を含有する材料で表面層を設け、四層構造にしてもよい。
【００２８】
また、本発明の半導電性プラスチック無端ベルトは、上記フルカラー複写機等の電子写真複写機の転写ベルトとしての用途に限定されるものではなく、フルカラーではない、単色の電子写真複写機等の転写ベルトにも使用できる。さらに、本発明の半導電性プラスチック無端ベルトは、ローラに張架された場合の曲げ癖を解消できるため、その用途は上記に限らず、ローラに張架されるベルト全てに使用できる。
【００２９】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００３０】
まず、実施例および比較例に先立って、内層および中間層のコーティング液を調製した。
【００３１】
〔内層用コーティング液の調製〕
すなわち、Ｐｏｌｙ（ＶｄＦ−ＴＦＥ）（ネオフロンＶＴ−１００、ダイキン工業社製）１００重量部と、導電剤であるｃ−ＴｉＯ₂（チタンブラック１３Ｍ、三菱マテリアル社製）３６重量部と、アセトン４００重量部とを、ボールミルで混練し、ついで攪拌することにより、粘度２５０ｃｐｓ（Ｂ型粘度計）の内層用コーティング液を調製した。
【００３２】
〔中間層用コーティング液の調製〕
つづいて、ナイロン８（トレジンＥＦ−３０Ｔ、帝国化学産業社製）１００重量部と、導電剤であるｃ−ＳｎＯ₂（導電性酸化スズＴ−１、三菱マテリアル社製）６４重量部と、メタノール／水混合溶剤（メタノール／水＝３／１）４８０重量部とを、ボールミルで混練し、ついで攪拌することにより、粘度１００ｃｐｓ（Ｂ型粘度計）の中間層用コーティング液を調製した。
【００３３】
【実施例１、２、比較例１】
そして、下記の表１に示す配合割合で、外層の形成材料およびその溶剤を配合し、ボールミルで混練し、ついで攪拌することにより、外層用コーティング液を調製した。なお、外層用コーティング液の粘度をＢ型粘度計で測定し、その結果を同じく表１に示した。ついで、上記のようにして調製された各層のコーティング液を、それぞれ別々の槽に収容した（図３参照）。そして、予め作製した内層用コーティング液および中間層用コーティング液と、上記外層用コーティング液とを用い、前述の方法に従い、アルミニウム製の軸体の周囲に順次、内層、中間層、外層となる層を積層形成し、乾燥し溶剤を除去した後、加熱処理（６０〜１５０℃×６０分間）を行うことにより各層を形成した。なお、実施例１、２に関しては、シリコーン樹脂（シリコーンＳＲ２４１１、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）を形成材料として準備し、厚み１μｍのシリコーン樹脂製表面層をディッピング方式により形成した。そして、上記アルミニウム製の軸体を抜き取って、目的とする半導電性プラスチック無端ベルトを得た。このようにして得られた半導電性プラスチック無端ベルトについて、各層および全体の厚み、体積抵抗率、表面抵抗率、曲がり癖の有無、トナー離型性、複写画像の画質を測定・評価し、その結果を下記の表２に示した。なお、各測定方法は以下の通りである。
【００３４】
〔厚み〕
マイクロメータを用いて測定した。
【００３５】
〔体積抵抗率および表面抵抗率〕
ＪＩＳＫ６９１１の抵抗率試験法に準じて、印加電圧１００Ｖ時の体積抵抗率および表面抵抗率を算出した。
【００３６】
〔曲がり癖の有無〕
図４に示すように、無端ベルト２２を４本のローラ２３に張架し、ついでこの無端ベルト２２に２００ｇ／ｃｍの張力（テンション）をかけ、その状態で温度４５℃、湿度９０％の条件下において１６時間放置した。その後、張力を外し、無端ベルト２２を取り出した際、無端ベルト２２が元の状態に戻るものを○、元の状態に戻らないものに×をつけた。
【００３７】
〔トナー離型性〕
図５に示すように、無端ベルトより切り出したシート２４表面にトナー２５を適当量散布した。ついで、上記トナー散布面に用紙２６をのせ、この用紙２６に１０ｇ／ｃｍ²の荷重（Ｗ）をかけた状態で８０℃×３０分間放置した。その後、用紙２６を剥がした時、シート２４表面におけるトナー２５の固着状態を目視により判定した。そして、トナー２５が固着しているものに×をつけ、トナー２５が固着していないものに○をつけた。
【００３８】
〔複写画像の画質評価〕
得られた半導電性プラッスチック無端ベルトをローラユニットに組み付けた状態で、３日間高温高湿条件下（４５℃×９０％）に放置し、それからこれをフルカラーの電子写真複写機（プリテール５００、リコー社製）に組み込み、これを常温常湿条件下（２３℃×５０％）で起動させ、得られる複写画像の評価を行った。そして、複写画像に乱れが確認されなかったものを○、乱れが確認できたものを×として表した。
【００３９】
【表１】

【００４０】
【表２】

【００４１】
【実施例３〜５、比較例２〜４】
実施例１と同様にして、予め用意した内層用コーティング液および中間層用コーティング液を用い、アルミニウム製の軸体の周囲に順次、内層、中間層となる層を積層形成し、乾燥し溶剤を除去した後、加熱処理（６０〜１５０℃×６０分間）を行うことにより内層および中間層を形成した。それから、下記の表３に示す配合割合で外層の形成材料を配合し、これを押出機等を用いて、上記中間層の外周に外層を形成した。なお、実施例４、５に関しては、シリコーン樹脂（シリコーンＳＲ２４１１、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）を形成材料として準備し、厚み１μｍのシリコーン樹脂製表面層をディッピング方式により形成した。そして、上記アルミニウム製の軸体を抜き取って、目的とする半導電性プラスチック無端ベルトを得た。このようにして得られた半導電性プラスチック無端ベルトについて、実施例１と同様にして、各層および全体の厚み、体積抵抗率、表面抵抗率、曲がり癖の有無、トナー離型性、複写画像の画質を測定・評価し、その結果を下記の表４に示した。
【００４２】
【表３】

【００４３】
【表４】

【００４４】
上記実施例１品〜５品は全て、最も厚みの大きい層の形成材料が、熱変形温度９０℃以上であるため、無端ベルトに曲がり癖がつかない。そのため、この無端ベルトを電子写真複写機に組み込んで用いると、得られる複写画像は、ロールピッチに相当して白抜け等の不具合を生じず、高画質のものとなっている。これに対して、比較例１品〜４品は、最も厚みの大きい層の形成材料が、熱変形温度９０℃未満であるため、無端ベルトに曲がり癖がつく。そのため、得られる複写画像は、ロールピッチに相当する部分で白抜け等の不具合を生じている。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、この発明の半導電性プラスチック無端ベルトは、内層と中間層と外層からなるか、もしくは内層と中間層と外層と表面層からなる無端ベルトであって、上記多層のうち、最も厚みの大きい層である外層が、熱変形温度が特定の範囲となるよう設定されている材料であって、上記他の層と形成材料が異なる前記特定の材料（Ａ）を用いて形成されていることにより、この半導電性プラスチック無端ベルトに曲がり癖がついてしまうことがない。したがって、上記無端ベルトを電子写真複写機等の転写ベルトとして用いると、得られる複写画像は非常に高画質となり、しかもその良好な画質が長期にわたって維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の半導電性プラスチック無端ベルトを示す断面図である。
【図２】無端ベルトをローラに張架した状態を示す説明図である。
【図３】この発明の半導電性プラスチック無端ベルトの製法の一例を示す説明図である。
【図４】曲がり癖の測定評価方法を説明する断面図である。
【図５】トナー離型性の測定評価方法を説明する断面図である。
【図６】電子写真複写機の複写機構を示す構成図である。
【符号の説明】
１３内層
１４中間層
１５外層

Claims

内層と中間層と外層からなるか、もしくは内層と中間層と外層と表面層からなる無端ベルトであって、上記多層のうち、最も厚みの大きい層である外層が、熱変形温度が９０℃以上となるよう設定されている材料であって、上記他の層と形成材料が異なる下記の（Ａ）を用いて形成され、上記中間層が下記の（Ｂ）を用いて形成され、上記内層が下記の（Ｃ）を用いて形成されてなることを特徴とする電子写真複写機用半導電性プラスチック無端ベルト。
（Ａ）架橋したポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、およびＡＢＳ樹脂とポリカーボネートとの混合物からなる群から選ばれた少なくとも１つ。
（Ｂ）ポリアミド樹脂。
（Ｃ）フッ素樹脂、塩化ビニル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリメチルメタクリレートからなる群から選ばれた少なくとも１つ。