JP3888038B2

JP3888038B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3888038B2
Application number: JP2000198826A
Authority: JP
Inventors: 新一倉本; 健済川; 和廣林; 仁岩崎
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: JP2002012681A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機，ファクシミリ，電子写真装置，プリンタなどの画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から複写機、ファクシミリ、電子写真装置、プリンタなどの画像形成装置には、帯電、転写、中間転写、用紙搬送、定着などを行なうために各種のエンドレスベルトが多用されている。
【０００３】
カラー化が進展している昨今、トナー像を感光体から一旦中間転写ベルトに一次転写し、最終的に用紙などの記録媒体に二次転写する中間転写方式は、良好な画質が得られる上、封筒、はがき、ラベルなど用紙の種類や厚さの如何に関わらず画像の転写ができるという利点が注目されており、中間転写ベルトの今後の需要増大が見込まれる。
【０００４】
中間転写方式のこのような利点を最大限発揮するためには、中間転写ベルトと二次転写ロールとの間のニップ部位における圧力と密着性を十分確保する必要がある。したがって、密着性のみを考慮して柔軟なゴムで中間転写ベルトを形成すると、複数色のトナー像を転写する一次転写の際にトナー像の位置ずれ、色ずれが生じ、かえって良質な画像は得られない。
【０００５】
そこで、高モジュラスで色ずれの少ないポリイミド材を使用し、その表面をシリコーン樹脂などの弾性層で覆うことにより、弾力性と密着性の両方の性質を満たす中間転写ベルトが開発されているが、この方法は、原材料が高価な上、弾性層を積層するためのコストがさらに必要となる。
【０００６】
画像形成装置に用いる各種のエンドレスベルトとして、剛性がある低価格な弾性層を有する積層構造の「導電性シームレスベルト」（特開平５―１０５２５９号公報）が提案されている。
【０００７】
図１は、提案の導電性シームレスベルトの概略断面構成図である。
【０００８】
図１に示すようにこの導電性シームレスベルトは、表面層３０は弾性率の高い導電性ポリ弗化ビニリデン系樹脂、中間層３１は表面層と内層とを接着する導電性アクリル系樹脂、内層３２は伸びにくい導電性ポリカーボネイト樹脂で構成され、一台のダイスの中で溶融状態で３層に積層した後、連続的に溶融押し出しする共押出方法で製造される。
【０００９】
この導電性シームレスベルトは、性質の異なる層を積層した積層構造を形成するため、伸びにくく、変形しにくく、クラックが発生しにくく、耐久性がある反面、成型時の工数や成型後の研磨、研削工程を無視し得ない。
また、表面に弾性層を形成し、フィルムなどの補強材を積層した「エンドレスベルト」（特開平１１―７７８４５号公報）も提案されている。
【００１０】
図２は、提案のエンドレスベルトの概略断面構成図である。
【００１１】
図２に示すように、このエンドレスベルトは、ウレタン等の樹脂やゴムなどを使用した弾性層３５の上にフッ素樹脂などを含有する塗装膜３３を設け、その塗装膜３３が乾燥しない間に補強フィルム３４を圧着して塗装膜にフィルム３４を埋め込み、弾性層３５にフィルム３４を密着させて製造される。このエンドレスベルトは、補強フィルム３４によって機械的強度が確保される利点がある反面、フィルムを密着させて積層するのに要する工数を無視しえず、積層界面の接着剥がれの可能性を完全には払拭しきれない。
【００１２】
さらに、画像形成装置の中間転写ベルトとしては、弾性材を用い、弾性材の内部に繊維からなる補強部材をいれて補強した「中間転写ベルト」（特開平１０―２４００２０号公報）が提案されている。
【００１３】
図３は、提案の中間転写ベルトの概略断面構成図である。
【００１４】
図３に示すように、この中間転写ベルトは、ゴムなどを用いた弾性層３６とフッ素樹脂粉末を含有する被覆層３８があり、弾性層３６の内部にポリエステル繊維やナイロン繊維などの補強用繊維部材３７をいれて補強をしたものである。
【００１５】
図４は、一例として拡大して示す補強用繊維部材の概略斜視図である。
【００１６】
図４に示すように、補強用繊維部材３７は織布状３８をなしており、隣接する繊維相互の間隔が狭いと繊維が絶縁層となり転写バイアスがベルトの表面に効率良く伝わらないので転写が困難となる場合がある。
【００１７】
このベルトは、色ずれや表面亀裂が防止できるという利点がある反面、補強部材としての繊維が細いと補強効果が得られず、太いと弾性部材の厚さを薄くできないためベルトが剛直となり円滑な駆動が困難となる。また、繊維が太すぎたり、繊維の間隔が大きいとベルト表面に凹凸が生じて画像不良の一因となるなど、必要な強度を確保する上で構造上背反する問題点を内在している。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、エンドレスベルトは、複数の駆動ローラにより所定の張力で張架され、循環移動するので、用いる個所や目的に従った所定の強度が必要である。
【００１９】
また、画像形成装置によっては導電性の必要な転写ベルトや帯電ベルトを備えるものや用紙との密着性が必要な搬送ベルトや定着ベルトを備えるものがあり、強度以外の条件を満たす必要もある。
【００２０】
したがって、用いる個所や目的によって幅のあるベルトの強度を製造工程や使用材料をあまり変えずに満たすことができれば便利であり、加えて導電性や密着性などの固有の条件をも満たすことができれば極めて有効である。
【００２１】
ことに、中間転写方式は最終的な転写を規定の用紙に限定せず、封筒から、はがき、ラベル紙、厚紙にいたるまで色々な厚みや大きさの記録媒体に転写できるという利点があり、今後のニーズの拡大に対応するためにも、エンドレスベルト一般に使用できる安価な材料で所定の条件を満たす製品を開発することが急務である。
【００２２】
一方、比較的安価な材料を用いて条件を満たすベルトとして「導電性シームレスベルト」、「エンドレスベルト」が提案されているが、成型後の表面処理に要する工数や積層に要する工数を無視しえず、後者は運転時の屈曲応力疲労による積層界面の接着はがれの恐れを払拭しきれないという構造上の問題点もある。
また、単一の弾性材の内部に織布状などの繊維を入れて補強した「中間転写ベルト」も提案されているが、繊維の太さがベルトの膜厚や強度と密接な関係があり、さらに繊維間隔がベルトの導電性と深く関わるなどの問題点がある。
【００２３】
本発明は、上記事情に鑑み、エンドレスベルトに必要な強度、密着性、導電性などの要件を満たす単一層からなる低コストのシームレスベルトを画像形成のいずれかのプロセスに使用する画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の画像形成装置は、像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に、所定の記録媒体上に転写して定着することにより該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、画像形成のいずれかのプロセスにシームレスベルトが用いられ、該シームレスベルトが、添加物の厚み方向の偏在により表面と裏面とで異なる性質を持つ単一層からなる基材を有することを特徴とする。
【００２９】
さらに、像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に、所定の記録媒体上に転写して定着することにより該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、上記像担持体上に形成されたトナー像の転写を受けて、該トナー像を、所定の記録媒体に二次転写する二次転写装置に搬送する中間転写ベルトを備え、該中間転写ベルトが添加物の厚み方向の偏在により表面と裏面とで異なる性質を持つ単一層からなる基材を有するとともに該基材の表面にフッ素樹脂からなる保護層を有するシームレスベルトからなるものであることを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明者は、低価格な基材を用いるシームレスベルトについて鋭意研究を重ねた結果、ウレタンーウレア樹脂などのマトリックス溶剤中に複数種のフィラーなどの添加物を混合し、遠心成型時の回転数を調整して成型すると、添加したフィラーなどが基材中に偏在し、強度、導電性、密着性に優れた単一層のエンドレスなシームレスベルトを製造することができる上、添加物の種類、大きさ、分量を変えることによりベルトの表面と裏面とで異なる性質を持たせることができることを見出し、本発明を得る知見に至った。
【００３１】
以下に本発明のシームレスベルトの実施形態について説明する。
【００３２】
図５は、本発明のシームレスベルトの実施形態を示す概略断面構成図である。
【００３３】
図５において、シームレスベルトの基材４１は弾性材であり、粒状の第１のフィラー４３が基材４１の表面側に偏在して表面部４５を形成し、繊維状の第２のフィラー４２が基材４１の裏面側に偏在して裏面部４６を形成している。
【００３４】
粒状の第１のフィラー４３および繊維状の第２のフィラー４２は、基材中４１に偏在しているが基材４１と渾然一体と結合して単一層を形成している。
【００３５】
シームレスベルトの表面には、必要によりフッ素樹脂からなる保護層４４が設けられる。
【００３６】
基材となるマトリックス溶剤中に平均形状が異なる複数種類のフィラーを混合し遠心成型して得たベルトは、基材とフィラーとの接触面積の違いにより生じる結合力の差異などから、単一層でありながら表面と裏面で弾性や強度など異なる性質を持ったものとなる。
【００３７】
機械的強度は、基材の種類、フィラーの種類や添加量を変える事により２ＭＰａから１００ＭＰａ程度とすることができる。
【００３８】
ベルトの表面と裏面でのこのような性質の違いはベルトの厚み方向の添加物の偏在によりもたらされる。
【００３９】
大きさが小さい粒状のフィラーと、それよりは大きさが大きい繊維状のフィラーを添加したマトリックス溶剤を遠心成型機に注入し、一定の回転数で回転して遠心成型すると、粒状のフィラーは繊維状のフィラーの間をすり抜けて、遠心成型機のシリンダー状の支持体の内周面側に偏在する。一方繊維状のフィラーはマトリックス溶剤の粘性抵抗により動きにくいため内周面側とは反対側に偏在する。
【００４０】
なお、粒状のフィラーとしてカーボンブラックや導電性金属酸化物を用いるが、これら粒状のフィラーは基材を補強する効果はほとんどなく、主として抵抗値を調整する役割を担っている。
【００４１】
一方繊維状のフィラーとして導電性金属酸化物を用いるが、基材との接触面積が大きいので基材を補強する効果が大きい。ちなみに、繊維状フィラーには長さの長短がある上、径の太いものや細いものがあるが、基材との接触面積が大きい、繊維が長いフィラーや繊維の径が太いフィラーほど補強効果は大きくなる。
【００４２】
ベルトの基材には例えばゴムやエラストマなどの安価な弾性材が用いられる。
【００４３】
このように、安価な弾性基材を用い、添加物の種類、大きさ、分量を変えることによりベルトの表面と裏面とで異なる性質を持ったシームレスベルトが得られるので、画像形成装置の各プロセスで使用されるエンドレス状のベルトとして用いることができる。さらに、薄いにもかかわらず弾性と強度があることから、各種の伝動用ベルトとしての活用も考えられる。
【００４４】
ここで、タンデム型のフルカラープリンタに用いる中間転写ベルトは、転写時の色ずれを防止するための密着性と、駆動ロールに張架されて循環移動するための強度が必要であるが、安価な基材中にフィラーを添加して偏在させ、表面部４５の弾性力により転写ニップ部位の密着性を確保し、裏面部４６に繊維状のフィラーを偏在させて強度を確保することにより、低コストで製造ができる。
【００４５】
なお、中間転写ベルトは、表面部４５の厚さは５μｍ以上、１００μｍ以下とする必要がある。
【００４６】
表面部４５は最も弾性が必要な層であり、厚すぎると表面にクラックが生じやすく、薄すぎると弾性を保持する機能が発現できない。また、フィラーの偏在を制御することが困難で、ベルトの表面にフィラーが露出する可能性もある。
【００４７】
なお、この程度の範囲の厚さに保てば、圧力を受けたときの圧縮変形により一時的に変形部位の抵抗が低下し、ベルトの表面部に厚み方向の電気的異方性を持たせることも可能となる。
【００４８】
さらに、表面部４５のヤング率は１０ＭＰａ以下とする必要がある。
【００４９】
ヤング率がこれ以上の値になると、トナー像を中間転写ベルトに転写する際にベルトの厚み方向の圧縮変形が起こりにくくなるため、密着性を確保できなくなる。
【００５０】
また、裏面部４６の厚さは５０μｍ以上、１ｍｍ以下とする必要がある。
【００５１】
裏面部４６は強度を確保するための層であるから、あまり薄いと必要な強度が得られない反面、この層が厚くなりすぎると剛性が強くなり、ベルトが循環移動する際の形状追従性が悪化する上、張架力が大きくなって弾性限界を超える恐れがある。
【００５２】
さらに、裏面部４６のヤング率はベルト全体の強度を確保するため、２０ＭＰａ以上となるようにする必要がある。
【００５３】
また、表面部４５の表面に近接した部分は他の部分の体積抵抗率よりも最も高い抵抗率を有するように調整する必要がある。
【００５４】
このようにすることにより、転写部位における耐圧を稼ぐとともに、抵抗のムラをなくすことができる。また、表面部４５は抵抗を調整するために添加するフィラーを少なくすることができるので、弾性力、密着性を確保する上で有利に働く。
【００５５】
なお、ベルトの表面にフッ素樹脂からなる保護層４４をディップコートやスプレイコートなどにより塗布することが有効である。
【００５６】
このようにすることにより中間転写ベルト表面の摩擦抵抗の低減、電気特性の安定性確保、トナーの離型性向上が図れる。
【００５７】
次に、本発明のシームレスベルトの実施形態に使用する各部材について詳述する。
【００５８】
まず、弾性基材としてウレタン樹脂、ウレア樹脂、ウレタンーウレア樹脂のいづれかが用いられる。
【００５９】
強度の点からは、分子中にウレタン結合、（−ＮＨＣＯＯ）とウレア結合（−ＮＨＣＯＮＨ−）を有するウレタン−ウレア樹脂が望ましい。
【００６０】
これらは、ウレア自身の配合を変える事で１００％モジュラスで９.８〜３９.２ＭＰａまで調整することが可能な材料であり本発明のシームレスベルトの弾性基材として好適である。
【００６１】
ウレタンーウレア樹脂は、ポリオールとイソシアネート化合物、ポリアミン化合物の他に、触媒を少なくとも配合して製造される。
【００６２】
ポリオールとしては、末端にポリヒドロキシル基を有するポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールなどが挙げられる。また、ポリオール中でエチレン性不飽和モノマーを重合させて得られるポリオールプレポリマーなども使用できる。
【００６３】
さらに、ポリイソシアネート化合物としては、トルエンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなど各種のポリオール類または、ジアミン類と反応させて得られるプレポリマーなどが挙げるれる。
【００６４】
しかし、弾性基材としては、塩素化ポリエチレン、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、アクリルゴムなどでもよく、材料自体の配合調整により１００％モジュラスで約２０ＭＰａ以上の強度が確保できる弾性材料であれば上記の材料に限定されるものではない。
【００６５】
なお、触媒としては、オクチル亜鉛、酢酸ナトリウムなどの有機金属化合物、アルカリ土類金属のアルコキシド、フエノキシド、Ｎｉアセチルアセテートなどが挙げられる。
【００６６】
次に、添加物として用いる各種のフィラーについて詳述する。
【００６７】
粒状のフィラーには、導電性カーボンブラック、酸化亜鉛、チタン酸カリウム、酸化スズ、グラファイト等の導電性金属酸化物があるが、本実施形態においては、電荷履歴の影響を受けにくかった、酸化スズを主に使用している。
【００６８】
なお、酸化スズは、本実施形態で基材として使用するウレタンーウレア樹脂材において分散性が高い。
【００６９】
なお、大きさは、一次粒子状態での粒子径が０．２〜０．７μｍ近傍のものである。
【００７０】
繊維状のフィラーは、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニュームなどが代表的なものであるが、本実施形態においては、ホウ酸アルミニュームを主に使用している。
【００７１】
ここでは、軸径が０.７μｍ、軸長が約２０μｍの大きさのフィラーを用いているが、ベルトの厚さ、所望のヤング率、フィラーの添加量などによつてフィラーの大きさを変更することができる。
【００７２】
フィラーの選択に当たってはフィラーと基材との濡れ性が重要である。
【００７３】
フィラーと基材との濡れ性が低いと基材中のフィラーの添加量が同じ場合であっても充分な補強効果が得られない。
【００７４】
ここで、ベルトの厚さ方向にフィラーを偏在させる方法の一例を述べる。
【００７５】
裏面部４６の最も裏面側（最下部と呼ぶ）に軸径が０．７μｍ、軸長が約２０μｍのフィラーを偏在させ、表面部４５と隣接する付近はそれよりもヤング率を低くしたいときは、軸径が最下部のものと同じ０．７μｍで、軸長が１０μｍ以下のフィラーを、最下部に偏在させるフィラーの５０％程度に添加量を抑えて添加し、成型すれば、これらのフィラーが表面部４５と隣接する付近に偏在し、目的を達成することができる。
【００７６】
この場合、成型時の温度と回転数が重要な要素となり、実験的には成型装置の外周が６０〜２００φの場合で５００r.p.m程度の回転数が適当である。また、成型時の温度は基材によって異なり、本実施形態で主に使用したウレタンーウレア樹脂の場合は約１４０℃前後が適当である。
【００７７】
次に、基材を成型した後に行う、表面の保護層について説明する。
【００７８】
保護層４４に使用する材料は、摩擦抵抗の低減、表面粗さの低減によるトナーのクリーニング性向上という目的が達成できるものであれば、特に限定されるものではない。
【００７９】
一般的にはポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体、またはフッソ系樹脂ポリマーをアルコール可溶性ナイロン系、シリコーン樹脂系などで溶解、分散した塗料を使用する。
【００８０】
保護層４４はデイップコート、スプレーコート、静電塗装、ロールコートなどにより塗布する事が可能であり、膜厚は５μｍ〜２０μｍ程度が適当である。
【００８１】
あまり厚く塗布すると、表面部４５の弾性が阻害されるので、中間転写ベルトとして使用する場合には転写の際のトナー像との密着性が低下する。
【００８２】
次に、このシームレスベルトを中間転写体ベルトとして使用する場合に必要となる抵抗について説明する。
【００８３】
図５において、ヤング率の高い裏面部４６は１０⁵〜１０¹³Ω・Ｃｍ、表面部４５はこれより高く１０⁹ 〜１０¹¹Ω・Ｃｍ、保護層４４は１０¹²〜１０¹⁴Ω・Ｃｍとなるように体積抵抗率を調整し、ベルトの弾性基材４１全体では１０⁹〜１０¹²Ω・Ｃｍ程度となるように各部の厚さを調整することにより高電圧印加時の絶縁耐圧を確保する必要がある。
【００８４】
次に、本発明のシームレスベルトの実施形態の製造方法について説明する。
【００８５】
シームレスベルトは、基材となるマトリックス溶剤中に平均形状が相互に異なる複数種類のフィラーを混合し、型を取りつけた遠心成型機のシリンダー状の支持体の内周面にこの溶剤を注入し、回転数を調整して遠心成型して製造する。
【００８６】
このようにして製造されたベルトは単一層を構成し、エンドレス状のものとすることができるので成型工数の少ない安価なベルトの製造ができる。
【００８７】
マトリックス溶剤は、基材となるウレタン変性ウレア樹脂の反応性混合液を以下のような混合比で混合して作成する。
【００８８】
［基材となるマトリックス溶剤］
テリポリオール（分子量５０００）：１００重量部。ウレタン変性ＭＤI：１８重量部。ヘキサメチレンジアミン：２重量部。テトラプチルアンモニューム過塩素塩：０．５重量部。ケッチェンブラック：０．２重量部。１，４ブタジエンオール。
【００８９】
そして、その溶剤中に、粒状のフィラーとして酸化スズ１０重量部（一次粒子状態で０.２μｍ）、ステアリン酸１重量部、加硫促進剤１重量部、繊維状のフィラーとしてホウ酸アルミニウム２０重量部（１次粒子状態で、軸径２μｍ、軸長７μｍ）を混合し、混合溶液を作成する。
【００９０】
上記、混合溶液を遠心成型機に注入し、成型温度１４０℃で、約１５分程度焼成する。この時、遠心成型機の回転数があまり速すぎると、すべてのフィラーが遠心成型機の内周面側に偏在してしまうので、装置の外周が約６０〜２００φの場合は５００r.p.m もしくは１０００r.p.m程度とする必要がある。
【００９１】
この結果、大きさが小さい粒状のフィラーが表面部４５に偏在し、それよりも大きい繊維状のフィラーが裏面部４６に偏在する。
【００９２】
なお、遠心成型回転数５００r.p.mで成型したベルト径１６８φ、厚さ１５０μｍ、巾３３０ｍｍのベルトの場合は、表面から厚さ約３０μｍ付近まで酸化スズが分散し、それより裏面側に繊維状のフィラーが厚さ１００μｍに渡って偏在した。
【００９３】
次に、必要に応じてベルト表面に保護層４４を塗布する。
【００９４】
この工程は、ベルトの表面性や、表面抵抗を独立して調整する場合に実施する工程であって、全てのベルトについて必要となるものではない。
【００９５】
ここでは、上記成型されたベルトに、４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を含有したウレタン変性エマルション塗料と硬化剤であるシランカップリング剤で構成されたＪＬＹ−８４１Ｂ（日本アチソン社製）塗料を、例えば静電塗装法により塗装し、膜厚５μの導電性保護層を形成する。
【００９６】
ちなみに、電気抵抗はＤＣ５００Ｖ印加時に、基材込みで１０^11.5Ω・Ｃｍである。
【００９７】
次に、本発明の画像形成装置の実施形態について説明する。
【００９８】
図６は、本発明の画像形成装置の実施形態を示す概略構成図である。
【００９９】
図６において、駆動用制御ボード１は画像形成装置全体を制御し、スキャナ２は駆動制御ボード１の指令に基づいて画像信号に応じたレーザ光を発射する。感光体３は帯電装置（図示しない）から電荷を供給されて帯電し、レーザ露光装置２からレーザ光の照射を受けて画像信号に基づく潜像を形成する。その潜像は現像装置４により現像されてトナー像となり、１次転写ロール５の転写電界によって中間転写ベルト６に転写される。
【０１００】
ここで、本実施形態においては、この中間転写ベルトに本発明の実施形態のシームレスベルトが用いられている。
【０１０１】
中間転写ベルト６は搬送ロール１２によりＡ方向に循環移動し、感光体３上のトナー像はイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの順に中間転写ベルト６に転写される。これらのトナー像が転写された中間転写ベルト６は、ロール（図示しない）で搬送されてきた用紙（図示しない）を２次転写ロール７との間に挟みつけ、２次転写ロール７の転写電界によりこれらのトナー像を一括して用紙に転写する。トナー像が転写された用紙８は圧力ロール１１の圧力下で定着ロール９により定着される。
【０１０２】
一方中間転写ベルト６上の残留トナーはクリーナ１０により回収されて、再度現像工程にまわされる。
【０１０３】
なお、図５に示した粒状のフィラー４３として、酸化スズなどの金属酸化物を表面部に偏在させたシームレスベルトは、カーボンブラックを偏在させたものと異なり、ベルト自体に電荷が蓄積されないので、中間転写方式の画像形成装置に一般的に設けられている、中間転写ベルトのクリーナ１０を省くことができる。
【０１０４】
また、表面にフッ素樹脂などを塗布して保護層４４を設けたベルトを用いる場合は、トナーの離型性が向上するので、いわゆる中抜けなどの改善に有効である。
【０１０５】
上述するように、本発明の実施形態のシームレスベルトは、強度、密着性、所定の導電性を満たし、しかも低コストであることから、本実施形態で示す中間転写ベルト以外にも用いることができる。
【０１０６】
画像形成装置には本実施形態で示したもののほか、表面に記録媒体を担持して、像担持体上に形成されたトナー像がその記録媒体に転写される転写位置に搬送する用紙搬送ベルトを用いる画像形成装置があり、その用紙搬送ベルトに本発明のシームレスベルトを用いることができる。
【０１０７】
また本実施形態ではロール式の定着装置が用いられているが、表面にトナー像の転写を受けた記録媒体に接触してそのトナー像を記録媒体に定着させる定着ベルトを用いる画像形成装置があり、その定着ベルトに本発明のシームレスベルトを用いることができる。
【０１０８】
さらに、本実施形態においては図示していない帯電装置が用いられているが、像担持体と接触するように支持されその像担持体を帯電させる帯電ベルトを用いる画像形成装置があり、その帯電ベルトに本発明のシームレスベルトを用いることができる。
【０１０９】
【実施例】
（実施例１）
本発明のシームレスベルトを中間転写ベルトとして使用する場合のベルトの機械的強度やトナー像の転写性能などを確認するために以下の実験を行った。
【０１１０】
実験に使用する画像形成装置の概略構成図は、図６に示した概略構成図と同じであり、その説明を省略し、以下には具体的構成条件を示す。
【０１１１】
また、中間転写ベルトに用いるシームレスベルトの断面構成図は、図５に示した概略断面構成図と同じであり、その説明を省略し、具体的構成条件のみを示す。
【０１１２】
なお、本実施例をはじめ他の実施例や比較例として以下に示す実験結果を、転写時における色ずれの有無、１００％モジュラスにおける強度、絶縁耐圧（１０００Ｖ印加時のリークの有無）に関し、表１にまとめて示す。
【０１１３】

【０１１４】
このようにして形成された中間転写ベルトは、機械的強度は１００％モジュラスが３９.２ＭＰａで、表面部の硬度がＪＩＳ−Ａ硬度で、２０度以下のハイブリッドなベルトであった。このベルトをベルトのテンション４９Ｎで、プロセス速度を上記の速度で回転しても転写時の色ずれを１００μｍ以下に抑えることができた。また、トナーの飛び散りもなく、良好な画像が得られた。
【０１１５】
（実施例２）
上記実施例１で設定した具体的構成条件のうち、基材に添加する繊維状のフィラーをチタン酸カリウムに変更し、繊維状のフィラーを１５μｍの長さのものに変更した。
【０１１６】
このようにする事で、ベルトの強度が向上し、１００％モジュラスで４９ＭＰａとなり、ベルトの剛性を確保しながらも表面部の硬度はＪＩＳ−Ａ硬度で２０度以下とすることができた。
【０１１７】
さらに、ベルトが回転するプロセス速度を実施例１の約２倍にアップさせてもベルト自体に何ら問題は生ぜず、色づれのない高品位なカラー画像を安定して得ることができた。なお、この時はＲ紙（富士ゼロックス社製）を使用した。
【０１１８】
（実施例３）
上記実施例１で設定した具体的構成条件のうち、弾性基材の主原料をポリエステルポリオールに変更するとともに、表面部に偏在させる粒状のフィラーをチタニアと酸化スズ各５重量部づつに変更して成型した。また、低コスト化のため、転写ロールは金属ロールに変更した。
【０１１９】
このような構成条件とした場合、フィラーの含有量は増加させていないので、機械的弾性力への影響は少なくて済み、かつ粒状のフィラーが偏在する表面部の抵抗を容易に調整することができた。このときの表面抵抗は１０¹² Ω／□であった。なお、ここでは、用紙はＲ紙（富士ゼロックス社製）を使用し、安定して高品位なカラー画像を高速で得られた。
【０１２０】
（実施例４）
上記実施例１で設定した具体的構成条件のうち、繊維状のフィラーの添加量を１５重量部に減少させて実施した。
【０１２１】
この条件で成型すると、繊維状のフィラーの分散する厚さが８０μｍとなり、粒状のフィラーである酸化スズの分散する厚さが６０μｍとなった。
【０１２２】
この条件では、酸化スズが分散する弾性部分は厚みが増すので、転写時の密着性をより一層確保でき、特に、ハイライト部の孤立粒子の転写性が向上した。
【０１２３】
（実施例５）
実施例３の構成条件のまま、中間転写ベルトの表面に、フッソ系ポリマであるＰＶＤＦをデイップコートして厚さ約１０μｍの保護層を得た。
【０１２４】
このように、トナーが離型しやすい材料を表面に塗布することにより、ベルトの残留トナーは回収しやすくなり、安定して高品位のカラー画像を得ることができた。
【０１２５】
（比較例１）
実施例１と同様な構成条件のまま、中間転写ベルトの成型回転数を２０００r.p.mにしたところ、添加した粒状フィラーも繊維状フィラーもすべて遠心成型機の型側に偏在してしまい、表面部が硬く、１００％モジュラスが２９.４ＭＰａとなった。また、ベルト表面にフィラーの一部が露出し、表面性を確保できなかった。
【０１２６】
（比較例２）
実施例１と同様な構成条件で、繊維状フィラーの代わりに粒子径０.７μｍ程度の酸化スズを３０重量部添加した。
【０１２７】
この条件で作成されたベルトでは、ベルトの厚さ方向にフィラーが均一に分散しているものの、機械的強度はほとんど変わらず、１００％モジュラスが９.８ＭＰａ程度であった。また、厚さ方向に均一に分散したため、表面部に弾性層を形成することができなかった。
【０１２８】
（比較例３）
実施例１と同様な構成条件で、表面部に偏在させるフィラーの分量を１０重量部から５重量部に減らし、遠心成型機の回転数を８００r.p.mに上げた。
【０１２９】
この条件に変更すると、表面部に偏在するフィラーの分量が少なく、かつ遠心力が強くなっているため表面からわずか５μｍ以下にしか偏在せず、弾性力がＪＩＳ−Ａ硬度で、４０度以上になってしまい必要な弾性力を発現できなかった。
【０１３０】
（比較例４）
実施例１と同様な構成条件で、繊維状のフィラーの分量を５重量部に減らし、成型機の回転数を３００r.p.mに落として成型した。
【０１３１】
この条件で成型されたベルトは、繊維状フィラーが裏面部に厚さ５０μｍで分散し、粒子状のフィラーである酸化スズが表面部に厚さ９０μｍに渡って分散した。この場合は、弾性部の厚さが約９０μｍになってしまったため、一部クラックが生じた。
【０１３２】
【表１】

【０１３３】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、コストの安い弾性部材を用いて単一層からなる低コストのシームレスベルトを提供することができる。また、弾性部材に添加する添加物の種類や添加量を変えることによりシームレスベルトの強度や密着性などを任意に変化させることができる。また、製造方法もコストアップにつながる複数の工程を経ることなく、一度の成型工程で、エンドレスベルト状に成型できる。さらに、このシームレスベルトを画像形成装置の各プロセスに用いれば低コストで良質なカラー画像が得られる画像形成装置を提供できる。特に中間転写ベルトとして用いればトナーの飛び散りや色づれのほとんどない高品位なカラー画像を安定して提供できる。
【図面の簡単な説明】．
【図１】従来例として示す導電性シームレスベルトの概略断面構成図である。
【図２】従来例として示すエンドレスベルトの概略断面構成図である。
【図３】従来例として示す中間転写ベルトの概略断面構成図である。
【図４】一例として拡大して示す補強用繊維部材の概略斜視図である。
【図５】本発明のシームレスベルトの実施形態を示す概略断面構成図である。
【図６】本発明の画像形成装置の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１制御ボード
２レーザ露光装置
３感光体
４現像装置
５１次転写ロール
６中間転写ベルト
７２次転写ロール
８用紙
９定着ロール
１０クリーナ
１１圧力ロール
１２搬送ロール
３０表面層
３１中間層
３２内層
３３塗装膜
３４補強フィルム
３５，３６弾性層
３７補強用繊維部材
３８織布状
４１基材
４２繊維状の第２のフィラー
４３粒状の第１のフィラー
４４保護層
４５表面部
４６裏面部

Claims

トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体から転写されたトナー像を担持する中間転写ベルトとを有し、
前記中間転写ベルトを構成するシームレスベルトが、トナー像を担持する表面と該表面に対向する裏面とで、添加物の厚み方向の偏在により異なる性質を持つ単一層からなる基材を有し、
前記添加物が、少なくとも粒状のカーボンブラックまたは導電性金属酸化物からなる第１のフィラーと、繊維状の導電性金属酸化物からなる第２のフィラーとを含み、
相対的に、前記第１のフィラーが前記表面側に偏在するとともに、前記第２のフィラーが前記裏面側に偏在していることを特徴とする画像形成装置。
前記シームレスベルトの基材が弾性材であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記シームレスベルトの表面にフッ素系樹脂からなる保護層を有することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
前記シームレスベルトの基材中の前記第１のフィラーが偏在する部分の厚さが５μｍ以上、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
前記シームレスベルトの基材中の前記第２のフィラーが偏在する部分の厚さが５０μｍ以上、１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
前記シームレスベルトに含まれる前記第１のフィラーが偏在する部分のヤング率が１０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置。
前記シームレスベルトに含まれる前記第２のフィラーが偏在する部分のヤング率が２０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の画像形成装置。
前記シームレスベルトの前記基材の表面に近接した部分が他の部分の体積抵抗率よりも最も高い体積抵抗率を有することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の画像形成装置。
前記シームレスベルトに含まれる前記第２のフィラーは、導電処理されたチタン酸カリウムまたは導電処理されたホウ酸アルミニウムであることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の画像形成装置。