JP5172258B2 - 積層型無端ベルト、ベルト搬送装置、画像形成装置および積層型無端ベルトの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、転写ベルトなどに用いられる積層型無端ベルト、その積層型無端ベルトを備えたベルト搬送装置、画像形成装置、および積層型無端ベルトの製造方法に関する。

電子写真プロセスを利用した画像形成装置では、近年、省スペース化を目的に中間転写ベルトを表層側から屈曲させてコンパクトに設計したものが提案されている（例えば特許文献１参照）。また、中間転写ベルトとしては、一般的に色ズレが少ないという観点から樹脂単層ベルトを用いられるが、近年、高画質化のために中間転写ベルトの一部に弾性層（中間層）を用いた積層型転写ベルトも見られるようになった（特許文献２参照）。

特開２００６−３４３７７３号公報 特開２００４−３３４０２９号公報

しかし、積層型転写ベルトは表側や裏側へ向かって屈曲させられる際に、中立面（伸縮しない面）は色ズレを考慮して、駆動ローラの接触する基層内またはその近傍に位置するように設定されるので、表層の伸縮が最も大きい。このため、特に表層側から応力を掛けて内側へ屈曲させる場合は表層が圧縮され、表層と内層（弾性層）の界面などで剥離や皺が発生しやすい。

それゆえに、本発明の主たる目的は、表層側から内側に凸となるように屈曲させた場合でも、表層と内層（中間層）の界面などで剥離や皺が発生しない積層型無端ベルト、ベルト搬送装置、画像形成装置および積層型無端ベルトの製造方法を提供することである。

請求項１に係る発明は、テンションローラによって無端ベルトの表層側から屈曲させられ、無端ベルトの一部が内側に凸となるように表層側から応力が掛けられているベルト搬送装置に用いられる無端ベルトであって、
無端ベルトが表層と中間層と基層とからなり、中間層が表層より低硬度で、中間層の上に樹脂材を塗布して焼成又はＵＶ硬化処理して製膜した表層が引張応力の掛かった状態で加熱されて成形されると共に、基層が引張応力の掛かった状態で加熱されて一旦溶融され、冷却固化されて成形されていることを特徴とする、積層型無端ベルトである。

請求項１の発明では、表層が引張応力の掛かった状態で成形されているため、表層側から内側に凸となるように屈曲させた場合でも、表層の張力が緩和されるだけであるため、表層と中間層との界面などで剥離や皺が発生しない。

また、請求項２に係る発明は、複数のローラと、複数のローラに掛け回され、循環搬送される無端ベルトとを備え、テンションローラによって無端ベルトの表層側から屈曲させられ、無端ベルトの一部が内側に凸となるように表層側から応力が掛けられているベルト搬送装置であって、
無端ベルトが表層と中間層と基層とからなり、中間層が前記表層より低硬度で、中間層の上に樹脂材を塗布して焼成又はＵＶ硬化処理して製膜した表層が引張応力の掛かった状態で加熱されて成形されると共に、基層が引張応力の掛かった状態で加熱されて一旦溶融され、冷却固化されて成形されていることを特徴とする、ベルト搬送装置である。

請求項２の発明では、表層と中間層との界面などで剥離や皺が発生しない積層型無端ベルトを備えているため、ベルト搬送装置の寿命が長くなる。

さらに、請求項３に係る発明は、請求項２に記載のベルト搬送装置を備えたことを特徴とする、画像形成装置である。

請求項３の発明では、長寿命で高画質の画像形成装置が得られる。

さらに、請求項４に係る発明は、テンションローラによって無端ベルトの表層側から屈曲させられ、無端ベルトの一部が内側に凸となるように表層側から応力が掛けられているベルト搬送装置に用いられる無端ベルトの製造方法であって、
無端ベルトが表層と中間層と基層とからなり、中間層が表層より低硬度であり、
中間層の上に樹脂材を塗布して焼成又はＵＶ硬化処理して表層を製膜し、表層を引張応力の掛かった状態で加熱して成形すると共に、基層を引張応力の掛かった状態で加熱して一旦溶融した後、冷却固化して成形すること、
を特徴とする、積層型無端ベルトの製造方法である。

請求項４の発明では、表層を引張応力の掛かった状態で成形するので、製造された積層型無端ベルトの表層側からの応力によってベルト表面が屈曲しても、表層の張力が緩和されるだけで、表層に圧縮応力が働かないので界面での剥離や皺を防止できる。

本発明によれば、積層型無端ベルトの表層が引張応力の掛かった状態で成形されているので、表面側から押し込み応力を加えても収縮応力による界面剥離や皺の発生を回避できる。

本発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。

（第１の実施形態）
図１は本発明に係る中間転写タンデム方式のカラー画像形成装置１を示す概略構成図である。無端状の転写ベルト１２は従動ローラ１３，１５、駆動ローラ１６およびテンションローラ１７によって回転可能に支持されている。転写ベルト１２、従動ローラ１３，１５、駆動ローラ１６およびテンションローラ１７はベルト搬送装置を構成している。

転写ベルト１２の上方には、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック各色の感光体ドラム１８が順に配設されている。感光体ドラム１８は駆動手段によって図示矢印の時計方向に所定速度で駆動される。感光体ドラム１８のそれぞれの外周近傍には、現像装置２０、感光体ドラム１８に残ったトナーを除去するための摺擦部材２１が設けられている。レーザースキャニングユニット２４から放射されたレーザ光Ｌは、感光体ドラム１８上に照射され、静電潜像が形成される。

レーザースキャニングユニット２４の下流側には、現像装置２０が配置されている。現像装置２０は、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー、ブラック各色のトナーを感光体ドラム１８に付与するためのものである。

感光体ドラム１８のそれぞれの静電潜像は現像器２０によって現像され、マゼンタトナー像、シアントナー像、イエロートナー像、ブラックトナー像として顕像化される。顕像化された各感光体ドラム１８上のトナー像は転写ベルト１２上に転写される。

一方、ピックアップローラ３はブラックトナー像と同期して転写紙カセット２から被記録材としての転写紙Ｐを給紙する。転写紙Ｐには転写ベルト１２上に重畳形成された、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの合成カラートナー像が転写され、定着装置８に搬入される。合成カラートナー画像を転写された転写材Ｐは、定着装置８で定着され、カラー印刷物として機外に排出されて排紙トレイ（図示せず）上に積載される。

次に、転写ベルト１２について詳説する。転写ベルト１２は、定着装置８のスペースを確保しつつ小型化を図るために、テンションローラ１７によって表層側（像担持面側）から内側へ屈曲させられ、転写ベルト１２の一部が内側に凸となるように表層側から応力が掛けられている。

図２に示すように、転写ベルト１２は表層３１と中間層３２と基層３３を有した積層型無端ベルトであり、中間層３２が表層３１より低硬度で、表層３１が引張応力の掛かった状態で成形されている。基層３３は厚みが１００μｍ、ヤング率が５×１０²〜５×１０³ＭＰａのＰＶＤＦフィルムなどを用いた。中間層３２は厚みが２００μｍ、ヤング率が０．１〜１×１０²ＭＰａのエラストマー（弾性体）であり、ポリウレタンゴム、ＣＲゴム、ＥＰＤＭゴムなどを用いた。表層３１は厚みが５μｍ、ヤング率が１×１０²〜５×１０³ＭＰａのフッ素樹脂系またはフッ素ゴム系または離型性の高い樹脂材料などを用いた。転写ベルト１２の中立面は、表層３１と中間層３２との界面より内側にある。

転写ベルト１２は例えば以下の方法により製造される。すなわち、環状にした基層（ＰＶＤＦフィルム）３３の外周面に、中間層３２の材料である液状のエラストマーを薄く塗布した後、加熱して加硫成型する。さらに、中間層３２の上に表層３１の材料である樹脂材を薄く塗布し、焼成又はＵＶ硬化処理にて製膜する。次に、内周側から押し広げて内周長を例えば２〜３％伸ばした状態で、内周面から加熱し、基層３３を一旦溶融した後、冷却固化させる。

このようにして成形した転写ベルト１２は、表層３１に引張応力が働いた状態で成形されているため、テンションローラ１７によって表層３１側から内側へ屈曲させても、表層３１の引張り応力が緩和されるだけであるため、表層３１と中間層３２との界面には剥離や皺が発生せず、長期にわたって機械的劣化を防止できる。特に表層３１に樹脂材ベルトを用いた場合には、転写ベルト１２の中立面は基層３３内部か中間層３２内部にある。この場合、表層３１の膨張や圧縮が大きくなるが、表層３１に引張応力が掛かっているため圧縮状態になりにくい。このため、表層３１と中間層３２との界面での剥離や皺を回避できる。

一方、比較のために、基層３３にポリイミドを用いた他は材料、厚み、基層３３以外のヤング率は同じ構成にした転写ベルトを作成した。但し、基層３３がポリイミドであるため、内周長を伸ばす後処理は行わないで（表層３１における引張応力が働いていない状態で）成形したものである。この転写ベルトを用いて表層３１側から内側に凸となるように屈曲させて耐久性を確認したところ、表層３１と中間層３２との界面に皺が発生し、画像欠陥となった。

（第２の実施形態）
図３は１ドラム中間転写方式のカラー画像形成装置１Ａを示す概略構成図である。なお、図３において、図１と同一の部分については同じ符号を付している。感光体ドラム１８は駆動手段によって図示矢印の反時計方向に所定速度で駆動される。感光体ドラム１８の外周近傍には、帯電器１９、現像装置２０、転写ベルト１２、摺擦部材２１、クリーニング部材２２が設けられている。感光体ドラム１８は帯電器１９にて表面が帯電される。感光体ドラム１８の回転方向における帯電器１９の下流側には、レーザースキャニングユニット２４が配置されている。レーザースキャニングユニット２４から放射されたレーザ光Ｌは、感光体ドラム１８上に照射され、静電潜像が形成される。

レーザースキャニングユニット２４の下流側には、ロータリー現像装置２０が配置されている。現像装置２０は、回転支持体に支持された現像器２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｙ，２５ＢＫを備えている。現像器２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｙ，２５ＢＫは、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー、ブラック各色のトナーを感光体ドラム１８に付与するためのものである。

現像装置２０の下流側には、転写ベルト１２が配置されている。無端状の転写ベルト１２は従動ローラ１３，１５、駆動ローラ１６およびテンションローラ１７によって回転可能に支持されている。転写ベルト１２、従動ローラ１３，１５、駆動ローラ１６およびテンションローラ１７はベルト搬送装置を構成している。さらに、転写ベルト１２の下流側には、感光体ドラム１８に残ったトナーを除去するための摺擦部材２１およびクリーニング部材２２が配置されている。

該静電潜像はまずマゼンタの現像器２５Ｍが感光体ドラム１８と対向するように配備され、現像されマゼンタトナー像として顕像化される。顕像化された感光体ドラム１８上のマゼンタトナー像は転写ベルト１２上に転写される。転写ベルト１２上に１ページ分のマゼンタ画像を転写すると現像装置２０が回転し、以上の工程をシアン、イエロー、ブラック各色について逐次行い、転写ベルト１２上に複数色のトナー像を形成する。

一方、ピックアップローラ３はブラックトナー像と同期して転写紙カセット２から被記録材としての転写紙Ｐを給紙する。転写紙Ｐには転写ベルト１２上に重畳形成された、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの合成カラートナー像が転写され、定着装置８に搬入される。合成カラートナー画像を転写された転写材Ｐは、定着装置８で定着され、カラー印刷物として機外に排出されて排紙トレイ４上に積載される。

次に、転写ベルト１２について詳説する。転写ベルト１２は、定着装置８のスペースを確保しつつ小型化を図るために、テンションローラ１７によって表層側（像担持面側）から内側へ屈曲させられ、転写ベルト１２の一部が内側に凸となるように表層側から応力が掛けられている。

図３に示すように、転写ベルト１２は表層４１と内層４２を有した積層型無端ベルトであり、内層４２が表層４１より低硬度で、表層４１が引張応力の掛かった状態で成形されている。内層４２は厚みが５００μｍ、ヤング率が１×１０²ＭＰａのエラストマー（弾性体）であり、ポリウレタンゴム、ＣＲゴム、ＥＰＤＭゴムなどを用いた。表層４１は厚みが１０μｍ、ヤング率が５×１０²ＭＰａのフッ素樹脂系シートを用いた。転写ベルト１２の中立面は、表層４１と内層４２との界面より内側にある。

転写ベルト１２は例えば以下の方法により製造される。すなわち、環状にした表層（フッ素樹脂系シート）４１の内周面に、内層４２の材料である液状のエラストマーを薄く塗布した後、内周側から押し広げて内周長を例えば２〜３％伸ばした状態で、加熱して加硫成型する。このようにして成形した転写ベルト１２は、表層４１に引張応力が働いた状態で成形されているため、テンションローラ１７によって表層４１側から内側へ屈曲させても表層４１と内層４２との界面には剥離や皺が発生せず、長期にわたって機械的劣化を防止できる。

一方、比較のために、内層４２のエラストマーを成型した後、表層４１をディッピング法にて形成した転写ベルトを作成した。すなわち、表層４１を引張応力が働いていない状態で成形したものである。この転写ベルトを用いて表層４１側から内側に凸となるように屈曲させて耐久性を確認したところ、表層４１にクラックが発生し、表層４１と内層４２との界面に剥離が発生した。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形される。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 積層型無端ベルトの一例を示す一部概略構成図である。 本発明に係る画像形成装置の別の例を示す概略構成図である。 積層型無端ベルトの別の例を示す一部概略構成図である。

符号の説明

１，１Ａ 画像形成装置
１２ 転写ベルト
１３，１５，１６ ローラ
１７ テンションローラ
３１ 表層
３２ 中間層
３３ 基層
４１ 表層
４２ 内層

Claims (4)

1. テンションローラによって無端ベルトの表層側から屈曲させられ、無端ベルトの一部が内側に凸となるように表層側から応力が掛けられているベルト搬送装置に用いられる無端ベルトであって、
   前記無端ベルトが表層と中間層と基層とからなり、前記中間層が前記表層より低硬度で、前記中間層の上に樹脂材を塗布して焼成又はＵＶ硬化処理して製膜した前記表層が引張応力の掛かった状態で加熱されて成形されると共に、前記基層が引張応力の掛かった状態で加熱されて一旦溶融され、冷却固化されて成形されていることを特徴とする、積層型無端ベルト。
2. 複数のローラと、前記複数のローラに掛け回され、循環搬送される無端ベルトとを備え、テンションローラによって前記無端ベルトの表層側から屈曲させられ、前記無端ベルトの一部が内側に凸となるように表層側から応力が掛けられているベルト搬送装置であって、
   前記無端ベルトが表層と中間層と基層とからなり、前記中間層が前記表層より低硬度で、前記中間層の上に樹脂材を塗布して焼成又はＵＶ硬化処理して製膜した前記表層が引張応力の掛かった状態で加熱されて成形されると共に、前記基層が引張応力の掛かった状態で加熱されて一旦溶融され、冷却固化されて成形されていることを特徴とする、ベルト搬送装置。
3. 請求項２に記載のベルト搬送装置を備えたことを特徴とする、画像形成装置。
4. テンションローラによって無端ベルトの表層側から屈曲させられ、無端ベルトの一部が内側に凸となるように表層側から応力が掛けられているベルト搬送装置に用いられる無端ベルトの製造方法であって、
   前記無端ベルトが表層と中間層と基層とからなり、前記中間層が前記表層より低硬度であり、
   前記中間層の上に樹脂材を塗布して焼成又はＵＶ硬化処理して前記表層を製膜し、前記表層を引張応力の掛かった状態で加熱して成形すると共に、前記基層を引張応力の掛かった状態で加熱して一旦溶融した後、冷却固化して成形すること、
   を特徴とする、積層型無端ベルトの製造方法。

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