JP4033363B2 - 転写ベルトおよびそれを用いた電子写真装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は静電記録装置、特に電子写真技術を用いた電子写真装置の転写ベルトおよび該転写ベルトを用いた電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真法は、特公昭４２−２３９１０号公報、特公昭４３−２４７４８号公報、米国特許第２，２９７，６９１号明細書に示されるように各種の方法が提案されているが、一般的には光導電性物質からなる感光体の表面に静電潜像を形成し、該潜像をトナ−を用いて現像後、紙等の画像支持体にトナ−を転写する方法が用いられている。
【０００３】
一方、感光体に形成されたトナー画像を画像支持体に転写する方法として転写ベルトを用いる方法がある。この方法は、感光体に形成されたトナー画像を画像支持体に直接転写して画像を形成する際、転写ベルトにより画像支持体を静電的に吸着搬送するため、画像支持体の搬送蛇行防止等の目的で設置する支持体抑え機構を省くことができ、印刷禁止領域が大幅に減少し画像支持体全域に画像を形成できるという利点がある。
【０００４】
前記転写ベルトを用いる電子写真方式では、感光体から画像支持体に均一にかつ効率良くトナー画像を転写するために様々な特性が要求される。例えば、画像支持体の感光体側の反対側に位置する転写ベルトの表面に弾性層を設け、さらに外部からの応力に対しその応力をある程度吸収するような機構を設けると、感光体と画像支持体とのニップ部に異物（キャリア等）が噛み込んだときに感光体表面の傷発生を抑制し、感光体の長寿命に効果がある。また、この方法の利点として感光体と画像支持体の転写点でのニップが安定に確保される。また、トナ−画像を画像支持体に均一にかつ画像乱れの発生を抑制して転写できるような適度な電気的特性（抵抗、帯電性、転写時に流れる電流等）や転写ベルト自身の寿命も考慮した機械的特性も必要となる。このため、転写ベルト自身の層構成を多層化して、導電性を施した層や機械的強度を向上させた層等を設けて各特性のバランスを調整している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術のように、転写ベルトに弾性を持たせたり、導電性調整および機械的特性の調整を施しても、画像支持体の搬送性に関し安定性に欠けるという欠点があった。
【０００６】
つまり、新しい転写ベルトを装着して画像形成を行うと、初期において画像支持体が感光体表面に巻きついてしまうドラムラップと呼ばれる現象が時折発生する。さらには、初期のみならず、画像支持体が蛇行したり画像形性装置自体の信頼性が低下してしまうという問題が発生していた。また、これらの問題点を改良しようとすると、転写時のトナーの飛び散りや転写抜けなど転写時画像乱れが発生して各々の不具合点が出て、先の欠点とトレ−ドオフの関係になってしまうという問題がある。
【０００７】
さらには、用いられる用紙の特性が各ユ−ザにおいて大幅に異なるため、用紙の安定搬送と画質の確保が非常に困難であるという問題もあった。
【０００８】
特に近年、電子写真装置においては、高速、高画質、省電力化並びに低コスト化が要求されており、特に画像支持体の安定搬送とメンテナンスフリー化並びに画質の安定性が強く要望されている。
【０００９】
本発明の目的は、電子写真装置における画像支持体の搬送の安定性と画質の安定性とのトレ−ドオフ関係を改善すると共に、メンテナンスフリ−化に有効で長期間安定した画像支持体の搬送性が得られる、長寿命の転写ベルト並びにこれを用いた信頼性の高い電子写真装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、画像支持体の搬送性が安定し、かつ画像支持体のドラムラップの発生が無く、トレ−ドオフとなる転写時の画像乱れの改良及び転写部全体の安定性を図るため、転写部における転写ベルトの表面状態と画像支持体の搬送性との関係、転写ベルト表面状態及び誘伝率と転写時の画像状態、さらにはドラムラップとの関係について鋭意検討した。その結果、転写ベルト表面の表面状態が画像支持体の搬送性及び画像支持体のドラムラップ現象に大きな影響を及ぼすことを見出した。また、これらの改良により転写された画像が、画像濃度画質とも大きく左右されることを見出した。画像支持体の搬送性及び画像支持体のドラムラップを改良すると、その影響で転写時のトナ−の飛び散りや転写抜けが発生し、画像欠陥となり画像の信頼性が大幅に低下する。このため、これらのトレ−ドオフ関係を解決することが必須となる。従って、前記課題を解決するための本発明の手段は次の通りである。
【００１１】
すなわち、光導電体層を有する感光体表面のトナ−画像を転写手段である転写ベルトにより画像支持体上に転写して画像を形成する画像形成装置において、前記転写ベルト表面に少なくても溶媒に分散可能な無機材料あるいは有機材料の微粒子を１種以上と、溶媒に溶解可能な有機材料を１種以上含む溶液を、塗布処理した表面層を有することを特徴とする転写ベルトを設けた。
【００１２】
つまり、溶媒に溶解可能な有機材料にて、無機材料あるいは有機材料の微粒子を転写ベルト表面に固着させて、転写ベルト表面と画像支持体とに適度な空隙を設けると共に、転写ベルトの誘電率を適度に低下させ用紙の吸着力を向上させて、感光体への画像支持体の巻きつき、つまりドラムラップ現象を改良し、転写時の画像乱れをも改良される。さらには、転写ベルト表面に微小な離型性の良い凹凸が形成されているため、用紙が分離する際の剥離放電が押さえられると共に、剥離がスム−ズに行われる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る電子写真装置の構成図である。
【００１４】
この電子写真装置の作像部には、アルミの素管上にチタニルフタロシアニンなどの電荷発生材料とアクリル系樹脂などの結着剤からなる電荷発生層と、例えばヒドラゾン化合物などの電荷輸送材料とポリカ−ボネ−トなどの結着剤からなる電荷輸送層とを有する有機光導電体（ＯＰＣ）からなる感光体ドラム１の周囲に電子写真プロセス順に、帯電器２、露光手段であるレ−ザ光３、現像器４、転写器６、転写ベルト７、除電器９、クリ−ナ１０が配置されている。作像部の下流側には用紙５上のトナ−像を定着する定着器８が設けてある。
【００１５】
次にその電子写真プロセスを説明する。感光体ドラム１上に帯電器２により一様に帯電した後、レ−ザ光３により潜像を形成する。その後、現像器４により潜像をトナ−にて現像する。現像されたトナ−像は転写ベルト７の内側にある転写器６により用紙５に転写され、転写ベルト７により搬送され、次いで定着機８によって用紙５にトナ−像を溶融定着する。転写ベルト７の残留電荷は、ベルト除電器１２によって除電され、ベルトクリーナ１１によってベルト表面の付着トナーを清掃する。なお、ベルトクリーナ１１はなくともよい。転写ベルト７また除電器９により感光体ドラム１の表面の電荷を除去し、クリ−ナ１０により残留トナ−を除去回収して、一連のプロセスを終了する。
【００１６】
次に、本実施例において用いた転写ベルトについて説明する。
【００１７】
図２に、転写ベルト概略断面図を示す。
【００１８】
転写ベルト７は、図２に示すように柔軟性を持ち、弾性を有するポリウレタンゴム７ａと、この弾性層７ａの上下に、オゾンによるウレタンゴムの劣化防止、ベルトの機械的強度補強及び表面の離型性改良のために形成された補強・離型層７ｂが設けられている。本発明ではフッ素樹脂が分散されたフッ素ゴム７ｂが設けられている。さらにその表面に、本発明の表面処理層７ｃをスプレ−塗工により設けた４層構成となっている。
【００１９】
ところで、転写ベルト７は、弾性層７ａのみの表面に本発明の表面処理層７ｃを施して用いても同様の効果が得られる。さらに弾性層７ａは、柔軟性を持ち弾性を有しかつ機械的特性が目的に合うものであれば、クロロプレンゴム、アクリルゴム、シリコンゴム、ニトリルゴム、ヒドリンゴム、フッ素ゴム等の物を用いることができ、目的によりこれらを１層ないし２層以上組み合わせても良い。
【００２０】
また、弾性層７ａの表面、裏面あるいは上下に、オゾンによる弾性層７ａの劣化防止、ベルトの機械的強度補強及び表面の離型性改良あるいは抵抗値調整等の為に形成する材料として、フッ素系材料、半導電性プラスチック、ポリエチレンテレフタレ−ト等の柔軟性を有する一般的な材料を用いることができる。
【００２１】
（実施例１）弾性層７ａとなるポリウレタンゴム（２ｍｍ厚）の両面に、ダイエルラテックスＧＬＳ−２１３（Ａ）液（ダイキン工業（株）製）とダイエルラテックスＧＬＳ−２１３（Ｂ）液（ダイキン工業（株）製）とを所定量混合撹拌後、スプレ−ガンにてコ−ティングを行い、自然乾燥後１７０℃にて１時間焼成して、補強・離型層７ｂ：約２０ミクロン厚を有する転写ベルトの一部（７ａ及び７ｂ）を得た。
【００２２】
次に、無機材料でシリカであるアエロジルＲＹ−２００Ｈ（日本アエロジル（株）製）を４重量部とシリコ−ンオイルＫＦ５４（信越化学（株）製）０．６重量部とを、溶媒であるトルエン（和光純薬（株）製）８５．４重量部に分散溶解して、超音波分散を２時間程行い、転写ベルト表面にコ−トする塗液を作成した。スプレ−ガンにて、前記塗液を１５ｇ／１,０００ｃｍ²の割合となるように、前記転写ベルトの補強・離型層７ｂ表面に均一なコ−ティングを行い表面処理層７ｃを形成し、自然乾燥後、１１０℃にて１時間乾燥して目的とする転写ベルトを得た。
【００２３】
この転写ベルトを用い、図１に示すような構成の電子写真装置、一例として６０ペ−ジ／分の印刷速度を有するカット紙のレ−ザプリンタにより、用紙のドラムラップ発生状況、用紙搬送性並びに得られた画像品質について評価した。
【００２４】
用いた用紙は、プリンタに用いられているＨＩＮＩＰ・ＨＳ用紙（５５ｋｇ連量紙：小林記録紙（株）製）のほかに、ドラムラップしやすくした用紙（５５ｋｇ連量紙）を用いた。ドラムラップしやすくした用紙とは、用紙を５枚重ねた状態及び８枚重ねた状態のものを、裁断機により切断して裁断面のバリ状態を大きくしたものである。
【００２５】
これらの用紙のバリ先端部分が、転写ドラム表面に当たる様に搬送し、かつ白紙印刷状態つまりドラムラップがより発生しやすい様に設定して評価した。
【００２６】
その結果、上記の３種類の用紙を各々新しい用紙に変えて、５回程評価を繰り返してもドラムラップの発生は全くなかった。また、用紙の蛇行等も発生せず、搬送性も良好であった。さらに、画像を出力して、その得られた画像の品質を評価したが、トナ−の翔び散りの発生や画像の中抜け現象は全く見られず、良好な画像が得られた。
【００２７】
上記の転写ベルトを用い、１０万頁の連続印刷試験を行った結果、ドラムラップの発生及び用紙蛇行等の問題の発生が全くなく、良好な用紙搬送性を示した。さらに、連続印刷中の画像は、品質的に良好で全く問題のない画像が得られた。
【００２８】
（実施例２〜７及び比較例１〜３）
転写ベルト上に塗工する塗液を、表１に示すような組成にて作成し、スプレ−ガンにて表１に示す塗液塗工量になるように塗工して、実施例１と同様の乾燥及び評価実験を行った。
【００２９】
【表１】

【００３０】
ここで、微粒子のアエロジルとニップシルは無機材料のシリカ、トスパールは有機材料のシリコーンであり、溶媒に溶解可能な有機材料として油性材料であるシリコーンオイル、樹脂であるシリコーンワニスとシリコーン樹脂を用い、トルエンとＭＥＫは溶媒である。比較として、比較例１は未処理品、比較例２は有機材料である溶液なし、比較例３は微粒子なしである。これら実施例１〜７及び比較例１〜３の評価結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】

【００３２】
表２からも明らかなように、転写ベルト表面に少なくても溶媒に分散可能なシリカあるいはシリコ−ンなどの微粒子を１種以上と、溶媒に溶解可能な有機材料を１種以上含む溶液を塗布処理することにより、ドラムラップの発生がなく、用紙搬送性の安定性が良好で優れた画像品質を有している。なお、実施例１では、連続１０万頁印刷試験において、ドラムラップ、画像乱れなどの問題点が発生せず、長時間に渡り安定であることも分かっている。
【００３３】
本発明における塗液の塗工方法はスプレ−方式に限らず、転写ベルト表面に塗液を均一に塗布でき、微粒子の均一塗工が可能であれば、バ−コ−タ法等による塗工でも良い。 塗工に用いる塗液調合において、微粒子の分散助剤として、必要に応じて公知の分散剤を用いることができる。
【００３４】
また、転写ベルト表面が有機材料あるいはその弾性層の場合、塗布に用いる溶媒に有機系溶媒を用いて塗工し、転写ベルト表面に微小な離型性の良い凹凸を形成することだけに限らず、塗工時に表面を若干膨潤させて溶媒に溶解可能な有機材料として樹脂あるいは油性材料を浸透させて、転写ベルト表面と微粒子材料のとの付着力を向上させることがより望ましい。これによりさらに長時間安定になる。
【００３５】
つまり、溶媒に溶解可能な樹脂あるいは油性材料にて、無機あるいは有機の微粒子を転写ベルト表面に固着させて、転写ベルト表面と画像支持体とに適度な空隙を設けると共に、転写ベルトの誘電率を適度に低下させ、用紙の吸着力を向上させて用いる事がより好ましい。
【００３６】
本発明に用いられるトナ−は、公知のトナ−用樹脂、着色剤、帯電制御剤、助剤等を配合し、公知の方法によりトナ−化したもの、さらにはこれらのトナ−に所望の特性を得るために、外添剤を組み合わせたものが使用できる。
【００３７】
感光体としては、有機・無機を問わず公知の感光体を用いることができる。
【００３８】
これらの実施例は、コロナ放電を用いる方式の転写ベルト装置のみに限らず、、例えば直接印加方式の装置構成にも用いることができる。また、転写及び搬送の機能を併せ持つ転写ベルトだけではなく、転写または搬送のみの機能を有するものにも適用することができる。
【００３９】
さらに、本発明は電子写真方式以外の印刷方式、例えばイオンフロー方式やダイレクトイメージング方式を用いた静電記録装置の転写ベルトとして使用できることは言うまでもない。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、転写ベルト表面に、それよりも離形性の良い微粒子を溶媒に分散させ、溶媒に溶解可能な有機材料とを混合し、スプレ−等により微小な離形性の良い凹凸を有する層を構成したので、用紙の感光体への巻きつき（ドラムラップ）を無くし、用紙の良好な搬送性及び分離性を得ることができると共に、安定して良好な画像を得ることができる。特に、従来の転写ベルトに比較して、長時間に渡り優れた耐ドラムラップ性を発揮し、装置全体の信頼性を向上すると共に優れた画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る電子写真装置の一例を示す側面の概略構成図である。
【図２】 本発明の実施例を示す転写ベルトの断面図である。
【符号の説明】
１・・・ 感光体ドラム、２・・・ 帯電器、３・・・ レ−ザ光、４・・・ 現像器、５・・・ 用紙、６・・・ 転写器、７・・・ 転写ベルト、８・・・ 定着機、９・・・ 除電器、１０・・・ クリ−ナ、１１・・・ ベルトクリーナ、１２・・・ ベルト除電器。

Claims (4)

1. 光導電体層を有する感光体表面のトナ−画像を、転写ベルト上に吸着搬送される画像支持体に転写して画像を形成する電子写真装置において、前記転写ベルトの表面は、溶媒に分散可能なシリカあるいはシリコーン系材料の微粒子を１種以上分散し、且つ溶媒に溶解可能な有機材料を１種以上溶解した溶液の塗布により微小凹凸が形成されてなることを特徴とする電子写真装置の転写ベルト。
2. 前記溶液の溶媒は、有機系溶媒であることを特徴とする請求項１に記載の電子写真装置の転写ベルト。
3. 溶媒に溶解可能な有機材料として、シリコ−ンを用いたことを特徴とする請求項１に記載の電子写真装置の転写ベルト。
4. 前記転写ベルトを用い、光導電体層を有する感光体表面のトナ−画像を、前記転写ベルト上に吸着搬送される支持体上に転写して画像を形成したことを特徴とする請求項１に記載の転写ベルトを用いた電子写真装置。

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