JP4923525B2 - 半導電性ベルトおよび画像形成装置 - Google Patents
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Description
即ち、本発明は、弾性ベルトの低伸び時の応力を大きくし、永久伸び率を小さくし、更に、マイクロスリップの発生を少なくし、長期にわたり安定で良好な均一転写性と画像品質とを得ることのできる半導電性ベルトおよびこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
即ち、本発明は、
<1> 基材と表面層とを有する半導電性ベルトにおいて、前記基材は、イオン伝導性を有するゴムと、成形の際に加えられる温度の熱によって軟化する非繊維形状の樹脂と、成形の際に加えられる温度の熱でも形状が維持されて成形の際に外力が加えられる方向に配向し且つ前記ゴムと架橋してなる繊維形状の樹脂と、が含有されてなり、導電剤が含有されず、前記基材のデュロメータ硬さがA50/S以上A85/S以下の範囲であり、且つ前記半導電性ベルトの3%伸び時の引張応力が4Mpa以上25MPa以下の範囲、3%伸び時の永久伸び率が2%以下の範囲である半導電性ベルトである。
式(1)
SF=[(トナー粒子の最大長)2/(トナー粒子の投影面積)]×π/4×100
本発明の半導電性ベルトを、図1を用いて説明する。図1は、本発明の半導電性ベルトの1例を示す断面図であり、この場合の半導電性ベルト1は、表面層2と基材3とからなる2層構造の無端ベルトである。基材3は、イオン伝導性を有するゴムと、成形の際に加えられる温度の熱によって軟化する非繊維形状の樹脂と、成形の際に加えられる温度の熱でも形状が維持されて成形の際に外力が加えられる方向に配向し且つ前記ゴムと架橋してなる繊維形状の樹脂と、が含有されてなり、導電剤が含有されず、そのデュロメータ硬さはA50/S以上A85/S以下の範囲である。表面層2はフッ素樹脂を含有する樹脂などの表面エネルギーの小さい材料からなる。また、本発明の半導電性ベルト1は3%伸び時の引張応力が4MPa以上25MPa以下の範囲であり、3%伸び時の永久伸び率が2%以下であり、従来の弾性ベルトに比べて伸びが小さいものである。
なお、本発明で言う「半導電性ベルト」とは、体積抵抗率が1×108Ωcm以上1×1012Ωcm以下の範囲であるベルトを意味する。
また、基材3には導電性を付与するためのカーボンブラック、金属酸化物等の固体を含有せず、前述の引張応力及び永久伸び率を有しながらもある程度の柔軟性を持つ半導電性ベルトが得られる。従って、電子写真装置等の画像形成装置の中間転写ベルトや用紙搬送ベルトとして好適に使用することができる。
なお、本発明の半導電性ベルト1は、基材3と表面層2に加えて弾性層、表面保護層やその他の層を設け、本発明の効果を損なわない範囲でさらに多層化することもできる。以下、本発明の半導電性ベルトの各構成について詳細に説明する。
本発明の半導電性ベルト基材はイオン伝導性を有するゴムと、成形の際に加えられる温度の熱によって軟化する非繊維形状樹脂と、成形の際に加えられる温度の熱でも形状が維持されて成形の際に外力が加えられる方向に配向し且つ前記ゴムと架橋してなる繊維形状の樹脂と、が含有されてなり、導電剤が含有されず、そのデュロメータ硬さはA50/S以上A85/S以下の範囲である。一般に、ゴムの低伸び時の引張応力を向上させる為には、炭酸カルシウム、シリカ、タルク、クレー、酸化チタン等の絶縁性の無機系充填剤を多量に充填することが知られており、更に引張応力を向上させる為には繊維形状の無機系充填材を添加することが知られている。しかし、これらの無機系充填剤および繊維形状の充填剤の使用は、充填量が多くなるとベルト物性、混練り加工性や成型加工性を著しく悪化させてしまう。
また、繊維形状の樹脂を、その長軸がベルト表面に沿った方向(厚み方向に対して垂直な方向)に配向させることで、基材の変形を抑制することができ、基材として単純に弾性材料を用いた場合に発生してしまうマイクロスリップの問題が生じなくなる。
基材を構成するゴムは、単独で導電性を有するゴムであり、例えばエピクロルヒドリンゴム(ECO)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリルゴム(ACM)、多硫化ゴム(T)、ウレタンゴム(U)等が、抵抗値の制御性、ベルト加工性の観点からも好ましい。これらのゴムを使用することで、カーボンブラックなどの導電剤を配合する事無く、目的とする半導電性領域の体積抵抗を得ることができる。そのため、本発明により得られる基材はゴム特有の柔軟性を犠牲にする事無く、面内抵抗ムラの少ない基材となる。
非繊維形状の樹脂は、ベルト成形加工時には軟化剤として作用し、混練り加工性を改善することができる。さらに、ベルト成型加工後は不定形となり、ゴムと架橋して硬度・耐摩耗性を改善するとともに引張応力と永久伸び率を改善することができる。非繊維形状の樹脂はゴムと相溶しないので、成形された基材には海島構造が形成され、ゴムの海部中に、樹脂が不定形の島部として存在する。
なお、ここで言う「不定形」とは、半導電性ベルト中に含有されるどの非繊維形状の樹脂についても形状が一定ではなく、多様な形状を有していることを意味する。また、前記海島構造の形成は、成形された基材表面から薄片を切り出し、顕微鏡によって観察することで確認することができる。
繊維形状の樹脂は、長さが0.1mm以上20mm以下の範囲であることが好ましく、0.5mm以上10mm以下の範囲であることがより好ましい。長さが0.1mm未満であると、ベルト表面に沿った方向(厚み方向に対して垂直な方向)に長軸を配向させることが困難となり、20mmを超えると、長軸がベルト厚み方向への屈曲を生じる場合があるため好ましくない。
このようにして繊維形状の樹脂を、その長軸がベルト表面に沿った方向(厚み方向に対して垂直な方向)に配向させることで、基材の変形を抑制することができ、基材としてゴムのみを用いた場合に発生してしまうマイクロスリップの問題が生じなくなる。
なお、基材のデュロメータ硬さは、JIS K6253(1997年)に準拠し、シート形状の基材を積層して6mmの厚みとして、タイプAデュロメータを用いてその標準硬さを測定する。
本発明においては、前述の基材の表面にトナー離型性を有する表面層を設ける。表面層に用いる材料としては、フッ素樹脂を含有する樹脂などの表面エネルギーの小さい材料が好適に用いられる。半導電性ベルト表面の表面エネルギーを小さくすることで、該半導電性ベルト表面に汚れが付着しにくくなり、半導電性ベルト表面の汚染を効果的に防止することができる。なお、表面層中には、導電性を発現するためのカーボンブラック等、フッ素樹脂以外の他の成分を含有してもよい。
樹脂としては、基材との密着性、基材の変形に対する追随性、トナー離型性に優れる材料であれば特に限定されないが、例えば、ポリビニルブチラールなどのアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、カゼイン、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂に、フッ素樹脂などの表面エネルギーの小さい材料や抵抗制御剤(粒子)を分散して形成される。これらの樹脂の中でも、基材との密着性、基材の変形に対する追随性からポリウレタン樹脂を用いることが好ましい。ポリウレタン樹脂は、長鎖ポリオールを主成分とするソフトセグメントと、イソシアネート化合物を含んでなるハードセグメントとの構成からなるので、基材の変形に容易に追随することができる。更に硬化剤としてブロックイソシアネート化合物を用いることで、基材に含まれる低分子成分の表面層への染み出し(ブリード)を抑制することができる。表面層の形成時には、溶媒に水を用いた材料を用いることが、通常の溶剤系材料と比較して基材の材料に耐溶剤性などの特性を必要とせず、溶剤の空気中への蒸発がないので環境性に優れるなどの優位性がある点から好ましい。
フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、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)、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)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、テトラフルオロエチレン−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)、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体(ECTFE)、ポリビニルフルオライド(PVF)、フルオロオレフィン−ビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン−四フッ化エチレン共重合体及びフッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体などの樹脂を挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、前記表面層の厚みが前記基材の厚みの1/10以下である場合、表面層による半導電性ベルト物性への影響が無視できるようになり、基材の引張応力及び永久伸び率を半導電性ベルト全体の引張応力及び永久伸び率とみなすことができる。
なお、当該十点平均表面粗さRzとは、JIS B0601(2001年)に規定された表面粗さのことである。
なお、表面層の接触角はゴニオメーター等を用いて測定することが出来る。
3%伸び時の引張応力が4MPaに満たないと、ベルト走行時に、ベルト自体にかかるテンションによってベルトが伸びる問題等が発生し、25MPaを超えると、ベルトテンションを得るための荷重が大きくなるため、その荷重に耐え切れずに装置が壊れ、荷重に耐え得るようにすると装置が大型化してしまう問題等が発生する。
半導電性ベルトの3%伸び時の引張応力及び永久伸び率、1%伸び時の引張応力は、ゴムの種類を適宜選択し、ゴムに添加する非繊維形状の樹脂と繊維形状の樹脂を前述の範囲内で適宜調整することで制御することができ、非繊維形状の樹脂と繊維形状の樹脂の添加量を多くするほど、半導電性ベルトの3%伸び時の引張応力及び1%伸び時の引張応力を大きくすることができ、かつ、3%伸び時の永久伸び率を小さくすることができる。
本発明は、上述の半導電性ベルト(例えば、転写搬送ベルト及び中間転写ベルト)を用いた画像形成装置を対象とする。
この場合、本発明は、例えば図2に示すように、像担持体6a及びこれに対向する用紙搬送ベルト5aを有し、像担持体6a上に形成されたトナー像を用紙搬送ベルト5a上の記録材7aに転写する画像形成装置において、前記用紙搬送ベルト5aとして上述した半導電性ベルトを使用することを特徴とするものである。また、本発明の別の態様としては、例えば図3に示すように、像担持体6b及びこれに対向する中間転写ベルト5bを有し、像担持体6b上に形成されたトナー像を中間転写ベルト5bに転写する画像形成装置において、前記中間転写ベルト5bとして上述した半導電性ベルトを使用することを特徴とするものである。
一方、半導電性ベルト5bを中間転写ベルトとして使用する態様にあっては、図3に示すように、像担持体6b上のトナー像を一次転写装置8bにて半導電性ベルト(中間転写ベルト)5bに一次転写した後、半導電性ベルト(中間転写ベルト)5b上のトナー像を二次転写装置4bにて記録材7bに二次転写する。
本実施の形態において、感光体ドラム10は光の照射によって抵抗値が低下する感光層を備えたものであり、この感光体ドラム10の周囲には、感光体ドラム10を帯電する帯電装置11と、帯電された感光体ドラム10上に各色成分(本例ではイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)の静電潜像を書込む露光装置12と、感光体ドラム10上に形成された各色成分潜像を各色成分トナーにて可視像化するロータリ型現像装置13と、前記中間転写ベルト20と、感光体ドラム10上の残留トナーを清掃するクリーニング装置17とが配設されている。
更にまた、中間転写ベルト20の張架ロール23に対向した部位には、ベルトクリーニング装置としてのクリーニング部材26が配設されており、このクリーニングロール26には所定のクリーニングバイアスが印加され、張架ロール23が接地されている。また、用紙などの記録材40は、供給トレイ41に収容されており、ピックアップロール42にて供給された後、レジストロール43を経て二次転写部位に導かれ、搬送ベルト44を通じて定着装置45へ搬送され、搬送ロール46及び排出ロール47を経て排出トレイ等の機外へと排出されるようになっている。
ここで、前記形状係数SFは、下記の式で規定される係数である。
SF=[(トナー粒子の最大長)2/(トナー粒子の投影面積)]×(π/4)×100
(基材の形成)
=ゴム配合1=
・ゴム:エピクロルヒドリンゴム(日本ゼオン(株)製:Gechron3103):70質量部
・ゴム:アクリロニトリルブタジエンゴム(日本ゼオン(株)製、ニポールDN−219):30質量部
・加硫剤:硫黄(鶴見化学工業(株)製:200メッシュ):5質量部
・加硫促進剤:2−メルカプトベンゾチアゾール(大内新興化学工業(株)製、ノクセラ−M):1.5質量部
・加硫助剤:酸化亜鉛(ハクスイテック(株)製:R末、体積平均粒径5μm):5質量部
・老化防止剤:2、2、4−トリメチル−1、2−ジヒドロキノリン重合体(大内新興化学工業(株)製:ノクラック224S):1質量部
・加工助剤:ステアリン酸:1質量部
・可塑剤:ビス(2−エチルヘキシル)フタレート(大八化学(株)製:DOP):10質量部
・非繊維形状の樹脂:フェノール樹脂(住友ベークライト(株)製:PR−13349、体積平均粒径200μm):20質量部
・繊維形状の樹脂:長さ1.0mm(繊度:39tex)のアラミド繊維のチョップドストランド(帝人テクノプロダクト(株)製:テクノーラ):20質量部
ここで、前記エピクロルヒドリンゴム中のエチレンオキサイド含有量は35モル%、前記アクリロニトリルブタジエンゴム中のアクリロニトリル含有量は33.5質量%である。
体積抵抗率は、円形電極(例えば、ダイヤインスツルメント(株)製、ハイレスタUPMCP−450型URプローブ)を用い、JIS K6911(1995)に従って測定した。前記体積抵抗率の測定方法を、図5を用いて説明する。図5は、円形電極の一例を示す概略平面図(a)及び概略断面図(b)である。図5に示す円形電極は、第一電圧印加電極Aと第二電圧印加電極Bとを備える。第一電圧印加電極Aは、円柱状電極部Cと、該円柱状電極部Cの外径よりも大きい内径を有し、且つ円柱状電極部Cを一定の間隔で囲む円筒状のリング状電極部Dとを備える。第一電圧印加電極Aにおける円柱状電極部C及びリング状電極部Dと第二電圧印加電極Bとの間に基材Tを挟持し、第一電圧印加電極Aにおける円柱状電極部Cと第二電圧印加電極Bとの間に電圧V(V)を印加したときに流れる電流I(A)を測定し、下記式により、基材Tの体積抵抗率ρv(Ωcm)を算出することができる。ここで、下記式中、tは基材Tの厚さを示す。
式:ρv=19.6×(V/I)×t
計測は、22℃/55%RH環境下にて、第一電圧印加電極Aにおける円柱状電極部Cと第二電圧印加電極Bとの間に電圧100(V)を印加し、10秒後の電流値より求めた。作成した基材の長さ方向に3点、周方向に8点の合計24点について計測した平均値を基材の体積抵抗率とした。
デュロメータ硬さは、JIS K6253(1997)に準拠し、デュロメータタイプA(高分子計器(株)製:ASKER A型)を用いて、その標準硬さを測定した。また、測定には基材のみを積み重ねて6mmの厚さにしたものを用いた。
基材の形成に引き続き表面層を形成する。まず、フッ素樹脂粒子とカーボンブラックとを含有する2液硬化型の水系ウレタン系樹脂混合液を作製する。カーボンブラック(ケッチェンブラックEC:ライオンアグゾ(株)製、体積平均粒径30nm)10質量部を含有する2液硬化型の水系ウレタン系樹脂塗料(エムラロン345:日本アチソン(株)製)と、硬化剤としてのブロックイソシアネート(WH−2:日本アチソン(株)製)を100:10の配合比で混合した溶液に、ウレタン樹脂成分100質量部に対して30質量部となるようにPTFE樹脂粒子(テフロン(登録商標):三井デュポンフロロケミカル(株)製、体積平均粒径0.3μm)を混合した。得られた混合溶液を基材表面にスプレー塗布した後、120℃で15分間加熱・乾燥してフッ素樹脂粒子とカーボンブラックとウレタン樹脂からなる膜厚20μmの表面層を形成した。以上のようにして作製された半導電性ベルトの体積抵抗率は8×109Ωcmであり、ベルト表面の水の接触角は92度であり、十点平均表面粗さRzは3μmであった。
23℃・55%RHの環境下において半導電性ベルト表面に水を滴下し、10秒間放置後の接触角を接触角測定装置(CA−Xロール型:協和界面科学(株)製)を用いて測定した。なお、場所を変えて3回繰り返し測定した平均値をベルトの接触角とした。
十点平均表面粗さRzは、JIS B0601(2001)に準拠し、23℃・55RH%の環境下において、接触式表面粗さ測定装置(サーフコム570A:東京精密(株)製)を用いて測定した。半導電性ベルト部材の表面粗さ測定に際しては、基準長さを0.8mm、評価長さを4mmとし、接触針としてはその先端がダイヤモンド(5μmR、90°円錐)のものを用い、場所を変えて3回繰り返し測定した平均値を半導電性ベルト表面の十点平均表面粗さRzとした。
(基材の形成)
非繊維形状の樹脂の添加量をゴム100質量部あたり30質量部に変更した以外は実施例1と同様にして、厚さ0.5mm、内径140mm、幅320mm、体積抵抗率5×109Ωcm、デュロメータ硬さA68/Sの基材を作製した。
得られた基材の表面から、ダイヤモンドナイフを取り付けたマイクロトーム(Reichert(株)製、ウルトラカットN)にて膜厚0.1μmの薄片を切り出し、実体顕微鏡(オリンパス(株)製、SZX7)を用いて拡大倍率50倍で観察したところ、ゴムの海構造中に非繊維形状の樹脂の島構造が形成されていた。また、繊維形状の樹脂はその長軸が基材の表面に沿った方向(厚み方向に対して垂直な方向)に配向していた。
カーボンブラックの含有量を15質量部、フッ素樹脂粒子の含有量を40質量部に変更した以外は実施例1と同様にして膜厚20μmの表面層を形成した。以上のように作製された半導電性ベルトの体積抵抗率は7×109Ωcmであり、半導電性ベルト表面の水の接触角は105度であり、十点平均表面粗さRzは6μmであった。
(基材の形成)
非繊維形状の樹脂の添加量をゴム100質量部あたり30質量部、繊維形状の樹脂の添加量をゴム100質量部あたり30質量部に変更した以外は、実施例1に同じゴム配合を用い、実施例1と同様にして、厚さ0.5mm、内径140mm、幅320mm、体積抵抗率1×1010Ωcm、デュロメータ硬さA72/Sの基材を作製した。
得られた基材の表面から、ダイヤモンドナイフを取り付けたマイクロトーム(Reichert(株)製、ウルトラカットN)にて膜厚0.1μmの薄片を切り出し、実体顕微鏡(オリンパス(株)製、SZX7)を用いて拡大倍率50倍で観察したところ、ゴムの海構造中に非繊維形状の樹脂の島構造が形成されていた。また、繊維形状の樹脂はその長軸が基材の表面に沿った方向(厚み方向に対して垂直な方向)に配向していた。
カーボンブラックの含有量を15質量部、フッ素樹脂粒子の含有量を50質量部に変更した以外は実施例1と同様にして膜厚20μmの表面層を形成した。以上のように作製された半導電性ベルトの体積抵抗率は2×1010Ωcmであり、半導電性ベルト表面の水の接触角は110度であり、十点平均表面粗さRzは8μmであった。
(基材の形成)
非繊維形状の樹脂の添加量をゴム100質量部あたり40質量部、繊維形状の樹脂の添加量をゴム100質量部あたり30質量部に変更した以外は、実施例1に同じゴム配合を用い、実施例1と同様にして、厚さ0.5mm、内径140mm、幅320mm、体積抵抗率2×1010Ωcm、デュロメータ硬さA78/Sの基材を作製した。
得られた基材の表面から、ダイヤモンドナイフを取り付けたマイクロトーム(Reichert(株)製、ウルトラカットN)にて膜厚0.1μmの薄片を切り出し、実体顕微鏡(オリンパス(株)製、SZX7)を用いて拡大倍率50倍で観察したところ、ゴムの海構造中に非繊維形状の樹脂の島構造が形成されていた。また、繊維形状の樹脂はその長軸が基材の表面に沿った方向(厚み方向に対して垂直な方向)に配向していた。
実施例3と同様にして膜厚20μmの表面層を形成した。以上のように作製された半導電性ベルトの体積抵抗率は2.5×1010Ωcmであり、半導電性ベルト表面の水の接触角は110度であり、十点平均表面粗さRzは8μmであった。
(基材の形成)
非繊維形状の樹脂の添加量をゴム100質量部あたり50質量部、繊維形状の樹脂の添加量をゴム100質量部あたり30質量部に変更した以外は、実施例1に同じゴム配合を用い、実施例1と同様にして、厚さ0.5mm、内径140mm、幅320mm、体積抵抗率3×1010Ωcm、デュロメータ硬さA80/Sの基材を作製した。
得られた基材の表面から、ダイヤモンドナイフを取り付けたマイクロトーム(Reichert(株)製、ウルトラカットN)にて膜厚0.1μmの薄片を切り出し、実体顕微鏡(オリンパス(株)製、SZX7)を用いて拡大倍率50倍で観察したところ、ゴムの海構造中に非繊維形状の樹脂の島構造が形成されていた。また、繊維形状の樹脂はその長軸が基材の表面に沿った方向(厚み方向に対して垂直な方向)に配向していた。
実施例3と同様にして膜厚20μmの表面層を形成した。以上のように作製された実施例5の半導電性ベルトの体積抵抗率は3.5×1010Ωcmであり、半導電性ベルト表面の水の接触角は110度であり、十点平均表面粗さRzは8μmであった。
(基材の形成)
非繊維形状の樹脂および繊維形状の樹脂を添加しない以外は、実施例1に同じゴム配合を用い、実施例1と同様にして、厚さ0.5mm、内径140mm、幅320mm、体積抵抗率1×109Ωcm、デュロメータ硬さA47/Sの基材を作製した。
実施例3と同様にして膜厚20μmの表面層を形成した。以上のように作製された比較例1の半導電性ベルトの体積抵抗率は3×109Ωcmであり、半導電性ベルト表面の水の接触角は110度であり、十点平均表面粗さRzは8μmであった。
(基材の形成)
基材の形成には以下に記載のゴム配合2を用いた。
=ゴム配合2=
・ゴム:クロロプレンゴム(昭和電工−デュポン(株)製:ネオプレンWRT):80質量部
・ゴム:エチレンプロピレンジエンゴム(住友ゴム(株)製:エスプレン505A):20質量部
・導電剤:アセチレンブラック(電気化学工業(株)製:粒状アセチレンブラック、体積平均粒径35nm):30質量部
・加硫剤:粉末硫黄(軽井沢精錬所製):1質量部
・加硫促進剤:ジ−O−トリルグアジニン(大内新興化学(株)製:ノクセラーDT):1質量部
・加硫促進剤:テトラメチルチウラムモノスルフィド(大内新興化学(株)製:ノクセラーTS):1質量部
・充填剤:銅粉末(正同化学(株)製:アエンカ3銅):5質量部
・充填剤:酸化マグネシウム(協和化学(株)製:マグサラット150ST);4質量部・充填剤:シリカ粉末(日本シリカ(株)製:ニプシルVN−3):5質量部
表面層の形成に際してフッ素樹脂の添加量を15質量部とし、硬化剤としてシランカプリング剤(日本アチソン(株)製:WH−1)を用いた以外は実施例1と同様にして膜厚20μmの表面層を形成し、半導電性ベルトを作製した。このようにして得られた半導電性ベルトの体積抵抗率は9×108Ωcmであり、半導電性ベルト表面の水の接触角は85度であり、十点平均表面粗さRzは1.0μmであった。
(基材の形成)
基材の形成には以下に記載のゴム配合3を用いた。
=ゴム配合3=
・ゴム:アクリロニトリルブタジエンゴム(日本ゼオン(株)製:ニポールDN):100質量部
・導電剤:アセチレンブラック(電気化学工業(株)製:粒状アセチレンブラック、体積平均粒径35nm):30質量部
・加硫剤:硫黄(鶴見化学工業(株)製:200メッシュ):5質量部
・加硫促進剤:2−メルカプトベンゾチアゾール(大内新興化学工業(株)製:ノクセラ−M):1.5質量部
・加硫助剤:酸化亜鉛(ハクスイテック(株)製:R末、体積平均粒系5μm):5質量部
・老化防止剤:2、2、4−トリメチル−1、2−ジヒドロキノリン重合体(大内新興化学工業(株)製:ノクラック224S):1質量部
・加工助剤:ステアリン酸:1質量部
・可塑剤:ビス(2−エチルヘキシル)フタレート(大八化学(株)製:DOP):10質量部
・非繊維形状の樹脂:フェノール樹脂(住友ベークライト(株)製:PR−13349、体積平均粒径200μm):40質量部
・繊維形状の樹脂:長さ1.0mm(繊度:39tex)のアラミド繊維のチョップドストランド(帝人テクノプロダクト(株)製:テクノーラ):30質量部
ここで、前記アクリロニトリルブタジエンゴム中のアクリロニトリル含有量は33.5質量%である。
得られた基材の表面から、ダイヤモンドナイフを取り付けたマイクロトーム(Reichert(株)製、ウルトラカットN)にて膜厚0.1μmの薄片を切り出し、実体顕微鏡(オリンパス(株)製、SZX7)を用いて拡大倍率50倍で観察したところ、ゴムの海構造中に非繊維形状の樹脂の島構造が形成されていた。また、繊維形状の樹脂はその長軸が基材の表面に沿った方向(厚み方向に対して垂直な方向)に配向していた。
実施例3と同様にして膜厚20μmの表面層を形成した。以上のように作製された比較例3の半導電性ベルトの体積抵抗率は9×108Ωcmであり、半導電性ベルト表面の水の接触角は110度であり、十点平均表面粗さRzは5μmであった。
(基材の形成)
非繊維形状の樹脂を添加せず、繊維形状の樹脂の添加量をゴム100質量部あたり35質量部に変更した以外は、実施例1に同じゴム配合を用い、実施例1と同様にして、厚さ0.5mm、内径140mm、幅320mm、体積抵抗率3×1010Ωcm、デュロメータ硬さA70/Sの基材を作製した。
得られた基材の表面から、ダイヤモンドナイフを取り付けたマイクロトーム(Reichert(株)製、ウルトラカットN)にて膜厚0.1μmの薄片を切り出し、実体顕微鏡(オリンパス(株)製、SZX7)を用いて拡大倍率50倍で観察したところ、ゴムと非繊維形状の樹脂とによる海島構造の形成は確認されなかった。また、繊維形状の樹脂はその長軸が基材の表面に沿った方向(厚み方向に対して垂直な方向)に配向していた。
実施例3と同様にして膜厚20μmの表面層を形成した。以上のように作製された比較例3の半導電性ベルトの体積抵抗率は5×1010Ωcmであり、半導電性ベルト表面の水の接触角は110度であり、十点平均表面粗さRzは7μmであった。
実施例1から5及び比較例1から4で得られた半導電性ベルトについて、1%伸び時の引張応力、3%伸び時の引張応力、3%伸び時の永久伸び率、体積抵抗率のバラツキを求めた。また、半導電性ベルトのブリード性、転写画質(ブラー、ホロキャラクター、カラーレジ)を評価した。前述した基材の硬度、体積抵抗率、及び半導電性ベルト表面の水の接触角、表面粗さと共に、これらの結果を表1に示す。
半導電性ベルトの引張応力はJIS K6251(2004)に準拠して、作製した半導電性ベルトから打抜き刃型によりダンベル状3号試験片を3個作製し、引張試験機(ストログラフVE10D:東洋精機製作所(株)製)を用いて、1%伸び時及び3%伸び時の引張応力を測定した中央値を引張応力とした。
半導電性ベルトの3%伸び時の永久伸び率は、張架前のベルト周長に対する、28℃・85%RHの環境において、半導電性ベルトを3%の伸び量で張架して96時間保管した後のベルト周長の伸び率より求めた。
得られた半導電性ベルトの長さ方向に3点、周方向に8点(合計24点)について、前述の方法により半導電性ベルトの体積抵抗率を測定し、その平均値を体積抵抗率とした。また、体積抵抗率の常用対数値の最大値と最小値との差を半導電性ベルトの体積抵抗率のバラツキとした。
得られた半導電性ベルトを高温高湿度環境(48℃、90%RHの環境)下で2週間OPC感光体に当接した後、OPC感光体を用いて以下のように画質を評価した。
○:転写画質に問題なし
×:半導電性ベルトを当接した部位の転写画質に問題あり(白抜けが発生)
得られた半導電性ベルトを、富士ゼロックス(株)Docu Color1255CPを改造した図3に示す構成の画像形成装置に装着し、連続して10000枚出力した後の転写画質を評価した。尚、感光体にはOPC感光体を使用し、トナーとしては、形状係数(SF)132、体積平均粒径5.5μmの球状トナーを使用した。用紙にはA4サイズのJ紙(富士ゼロックスオフィスサプライ社製)を使用した。
測定法としては、分散剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5%水溶液2ml中に測定試料を1.0mg加えた。これを前記電解液100ml中に添加して試料を懸濁した電解液を作製した。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、前記コールターカウンターTA−II型により、アパーチャーとして100μm径のアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒子の粒度分布を測定して体積平均粒径を求めた。なお、測定した粒子数は50000個である。
ブラー(トナーの飛び散り)の発生状況について、以下の基準により評価した。
○:ブラーの発生なし、またはブラーの発生はわずかであり、画質上での問題なし
×:ブラーの発生があり、画質上での問題あり
ホロキャラクター(ライン画像の中抜け)の発生状況について、以下の基準により評価した。
○:発生がわずかであり、画質上の問題は少ない
×:画質上の問題あり
レジずれの発生状況について、以下の基準により評価した。
○:発生がわずかであり、画質上の問題は少ない
×:画質上の問題あり
2 表面層
3 基材
4b 二次転写装置
5a 用紙搬送ベルト
5b 中間転写ベルト
6a,6b 像担持体(感光体)
7a,7b 記録材
8a 転写装置
8b 一次転写装置
9a,9b 張架ロール
10 感光体ドラム
11 帯電装置
12 露光装置
13 ロータリ型現像装置
13a イエロー現像器
13b マゼンタ現像器
13c シアン現像器
13d ブラック現像器
17 クリーニング装置
20 中間転写ベルト
21〜24 張架ロール
25 一次転写ロール
26 クリーニング部材
30 二次転写ロール
40 記録材
41 供給トレイ
42 ピックアップロール
43 レジストロール
44 搬送ベルト
45 定着装置
46 搬送ロール
47 排出ロール
48 画像形成装置
Claims (10)
- 基材と表面層とを有する半導電性ベルトであって、
前記基材は、イオン伝導性を有するゴムと、成形の際に加えられる温度の熱によって軟化する非繊維形状の樹脂と、成形の際に加えられる温度の熱でも形状が維持されて成形の際に外力が加えられる方向に配向し且つ前記ゴムと架橋してなる繊維形状の樹脂と、が含有されてなり、導電剤が含有されず、前記基材のデュロメータ硬さがA50/S以上A85/S以下の範囲であり、
且つ前記半導電性ベルトの3%伸び時の引張応力が4Mpa以上25MPa以下の範囲、3%伸び時の永久伸び率が2%以下の範囲であることを特徴とする半導電性ベルト。 - 前記基材は、ゴム100質量部に対し、非繊維形状の樹脂が25質量部以上50質量部以下の範囲、繊維形状の樹脂が20質量部以上30質量部以下の範囲で含有されてなることを特徴とする請求項1に記載の半導電性ベルト。
- 前記ゴムがエピクロルヒドリンゴムとアクリロニトリル−ブタジエンゴムとを含んでなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導電性ベルト。
- 前記基材の体積抵抗率が1×108Ωcm以上1×1012Ωcm以下の範囲であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導電性ベルト。
- 前記表面層としてフッ素樹脂を含有してなる樹脂層を設けてなることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の半導電性ベルト。
- 体積抵抗率が1×108Ωcm以上1×1012Ωcm以下の範囲であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の半導電性ベルト。
- 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の半導電性ベルトを備えることを特徴とする画像形成装置。
- 前記半導電性ベルトが複数の張架ロールに張架され、ドラム状の像担持体の形状に沿って接触配置されてなることを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
- 前記半導電性ベルトを、中間転写ベルトおよび/または用紙搬送ベルトとして具備することを特徴とする請求項7または請求項8に記載の画像形成装置。
- 下記式(1)で規定される形状係数SFが、140から100の範囲である球状トナーを用いることを特徴とする請求項7から請求項9のいずれか1項に記載の画像形成装置。
式(1)
SF=[(トナー粒子の最大長)2/(トナー粒子の投影面積)]×π/4×100
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