JP5334395B2

JP5334395B2 - 導電性エンドレスベルト

Info

Publication number: JP5334395B2
Application number: JP2007243655A
Authority: JP
Inventors: 幸夫安藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2007-09-20
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2027-09-20
Also published as: JP2009075322A

Description

本発明は導電性エンドレスベルト（以下、単に「ベルト」とも称する）に関し、詳しくは、複写機やプリンター等の電子写真装置や静電記録装置等において、中間転写ベルトや転写搬送ベルト等として用いられる導電性エンドレスベルトに関する。

従来から、複写機、プリンター等の画像形成装置における静電記録プロセスでは、まず、感光体（潜像保持体）の表面を一様に帯電させ、この感光体に光学系から映像を投射して光の当たった部分の帯電を消去することによって静電潜像を形成し、次いで、この静電潜像にトナーを供給してトナーの静電的付着によりトナー像を形成し、これを紙、ＯＨＰ、印画紙等の記録媒体へと転写することにより、プリントする方法が採られている。

このような静電記録プロセスにおいて、トナー像を紙等の記録媒体へと転写する際には、トナー像を一旦自己の表面に保持して転写するため（中間転写方式）、または、記録媒体を感光体まで搬送してトナー像を直接転写させるために（転写搬送方式）、半導電性の樹脂フィルムまたは繊維補強体を有するゴムからなる転写ベルトが用いられている。かかる転写ベルトは、通常、駆動プーリ等の駆動部材を介して循環駆動されて、転写プロセスに供される。

この際、駆動部材との間の幅方向のずれを防止して、走行時におけるベルトの蛇行や脱落を防止する目的で、ベルト本体の内周側の駆動部材と接触する面上に、駆動部材と嵌合可能な形状を有するガイド部材を設けることが行われている。このガイド部材は、通常、帯状に形成されて、ベルトの所定部位に、接着剤等を介して配置される。

しかし、図４（ａ）に示すように、無端状のベルト本体１０１に帯状のガイド部材１０２を端部が直線状のまま取り付けると、内周と外周との周差により、駆動部材２０での駆動時に、その継目においてベルト本体１０１に大きな張力が働いて、クラックが発生する場合があった（同図（ｂ））。これに対し、ガイド部材の突合せ部に隙間を設けることも考えられるが、この隙間をあまり広くすると、ガイド部材が駆動部材と嵌合して走行する際に突合せ部で衝撃や振動が生じてベルトの走行性を損なうこととなり、また、駆動部材に対する乗り上げが生ずる場合もある。そのため、突合せ端部を斜めに裁断したり矩形を組合わせた形状とするなどにより、継目で発生する張力を低減しつつ、走行時におけるベルトに対する衝撃を軽減して、駆動部材へのベルトの乗り上げ防止を図ることが行われている（図５（ａ），（ｂ））（例えば、特許文献１，２等を参照）。

また、例えば、特許文献３には、ベルトのガイド用ビードの各端面を互いに対向して配するとともにベルト内周面に対して傾斜面に形成し、その両端間の継目に特定の硬度を有する弾性体を充填して環状とした電子写真装置用無端ベルトが開示されている。
特開２００１−９７５２１号公報（特許請求の範囲等）特開２００３−５５８３号公報（特許請求の範囲等）特開２００５−１０２２０号公報（特許請求の範囲等）

継目で発生する張力の低減およびベルトに対する衝撃緩和の観点からは、図５（ａ）に示すような突合せ端部を斜めに裁断したガイド部材は有効であると考えられる。しかしながら、このようなテーパ状の突合せ端部の場合、図６に示すように、ベルトが湾曲した際の引張り応力により、ガイド部材の端部で剥離が発生しやすいという問題があった。これは、以下のような理由による。すなわち、ベルト本体とガイド部材とはモジュラスが異なるため、ベルト本体にガイド部材を取付けると、その部分の剛性が高くなる。ベルトが回転する際には駆動、従動ローラ通過時にベルトに対し曲げ応力が繰り返し付加されるが、このガイド部材配置部における剛性差により、付加された応力がミクロ的にこの部分に集中することとなって、結果として、ベルトの疲労破壊やガイド部材のベルト本体からの剥離を生ずるのである。

これに対し、特許文献３におけるように突合せ端部間に充填材を介在させることで、剥離を抑制するとともに振動の発生を抑えることは可能であるが、一方で、充填材がガイド端を離間させる方向に作用し、ベルト本体に張力が付加されてしまうため、ベルトクラックを充分に防止できなくなる。また、図５（ｂ）のような複雑な突合せ形状のベルトの場合、加工が後加工であるため、１本ずつ加工することで加工コストが高くなり、先端形状が複雑であるため突合せ部がズレてしまうなどの難点があり、コストや品質の面で問題を有していた。

したがって、従来のベルトでは、ガイド部材の継目におけるクラックの防止、衝撃緩和および乗り上げ防止等の走行不良の問題を十分解消できるものではなく、これら問題をいずれも解消しうるベルトの実現が望まれていた。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、ガイド部材の剥離等の他の問題を生ずることなく、ガイド部材の継目におけるクラックの発生や継目の通過時における衝撃や振動の発生を低減することができる、走行安定性および耐久性に優れた導電性エンドレスベルトを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、ガイド部材の突合せ端部を特定形状とすることで、上記問題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の導電性エンドレスベルトは、ベルト本体と、該ベルト本体の内周面上に、走行方向に沿って設けられたガイド部材とを備え、該ガイド部材が長手方向に継目を有する導電性エンドレスベルトにおいて、
前記継目における前記ガイド部材の突合せ端部が、前記ベルト本体に接して、該ベルト本体に対し垂直に設けられた垂直面と、該垂直面に連続して、前記ベルト本体に対し傾斜して設けられたテーパ状面と、から形成されており、前記垂直面の前記ベルト本体からの高さが１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内であることを特徴とするものである。

本発明のベルトにおいて、好適には、前記テーパ状面の前記ベルト本体に対する角度を４５°〜７３°の範囲内とする。

本発明によれば、上記構成としたことにより、ガイド部材の剥離等の他の問題を生ずることなく、ガイド部材の継目におけるクラックの発生や、継目の通過時における衝撃や振動の発生を低減することができ、これによりベルトの駆動部材への乗り上げについても防止できる走行安定性および耐久性に優れた導電性エンドレスベルトを実現することが可能となった。

以下、本発明の好適実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の一好適実施形態に係る導電性エンドレスベルトのガイド部材の突合せ部近傍を示す拡大部分断面図を示す。図示するように、本発明の導電性エンドレスベルト１０は、ベルト本体１と、その内周面上に、走行方向に沿って設けられたガイド部材２とを備えており、ガイド部材２は、長手方向において継目Ａを有している。

本発明のベルトにおいては、継目Ａにおけるガイド部材２の突合せ端部が、ベルト本体１に接して、ベルト本体１に対し垂直に設けられた垂直面１１と、この垂直面１１に連続して、ベルト本体１に対し傾斜して設けられたテーパ状面１２と、から形成されている。ガイド部材２の突合せ端部のうちベルト本体１に接する部分を垂直面として、ある程度の厚みの形状保持部を設けることで、この垂直面に続く部分をテーパ状面としても、図２に示すように、駆動部材２０と嵌合した際のベルト湾曲時における引張り応力を低減することができ、これにより、図５（ａ）の単なるテーパ状の突合せ端部の場合のようなガイド部材の剥離の問題をなくすことができる。また、本発明においては、ガイド部材の突合せ端部形状の改良のみによりガイド部材の剥離を防止できるため、端部間に弾性体を充填することが不要となり、この充填材に起因するクラックの問題を生ずることもない。さらに、突合せ端部間に大きな空隙を設ける必要がないため、継目Ａの通過時における衝撃や振動の発生も防止できるものである。

かかる本発明の効果を良好に得るために、ガイド部材２の垂直面１１のベルト本体１からの高さｈは、好適には１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内である。垂直面１１の高さが低すぎると、ガイド部材２の剥離を十分に防止できないおそれがあり、一方、高すぎると、張力の集中によるクラック発生を十分に防止できないおそれがある。

また、同様に、ガイド部材２のテーパ状面１２のベルト本体１に対する角度θは、好適には、４５°〜７３°の範囲内である。この角度θが小さすぎると、継目の通過時における衝撃や振動の発生を十分防止できないおそれがあり、一方、大きすぎると、張力の集中によるクラック発生を十分に防止できないおそれがある。なお、ガイド部材２の突合せ端部形状は、ベルト面内では、図示するように、垂直面１１が走行方向に直交するような形状とすることが最も好ましい。

さらに、ガイド部材２自体の厚みは、好適には、２ｍｍ〜６ｍｍである。ガイド部材２の厚みが小さすぎると、駆動部材との嵌合が不十分となって、安定的な走行を得ることができなくなるおそれがあり、一方、厚みが大きすぎても、それ以上の効果は得られない。さらにまた、突合せ端部間の空隙ｘは、好適には０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲内である。この空隙が小さすぎると、張力の集中によるクラック発生を十分に防止できないおそれがあり、一方、大きすぎると、継目の通過時における衝撃や振動の発生を十分防止できないおそれがある。

本発明のベルトは、ガイド部材２の突合せ端部形状について上記条件を満足するものであればよく、それ以外の点については常法に従い構成することができ、特に制限されるものではない。

本発明のベルトにおけるベルト本体１は、基材樹脂に対し導電性材料等の添加剤が適宜配合された樹脂材料からなる。本発明のベルトに用いることのできる基材樹脂としては、特に制限されるものではなく、ナイロン（ポリアミド（ＰＡ））樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリエステル樹脂、例えば、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）やポリブチレンナフタレート樹脂（ＰＢＮ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）等、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、その他ポリオレフィン系樹脂とその混合系等の各種樹脂を好適に用いることができ、これらのうちいずれか２種以上のポリマーアロイまたはポリマーブレンドなども用いることができる。

導電性材料は、ベルトの導電性を調整するために用いられ、高分子イオン導電剤やカーボンブラックを好適に用いることができる。使用可能な高分子イオン導電剤としては、例えば、Ｉｒｇａｓｔａｔ（登録商標）Ｐ１８およびＩｒｇａｓｔａｔ（登録商標）Ｐ２２（共に、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ・インコーポレーテッド製）、ペレスタット２３０，３００，３０３（三洋化成（株）製）、サンコノールＴＢＸ−３１０（三光化学工業（株）製）等が挙げられ、これらは市場で容易に入手可能である。また、カーボンブラックとしては、具体的には例えば、ケッチェンブラックやアセチレンブラック、ＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡＦ，ＦＥＦ，ＧＰＦ，ＳＲＦ，ＦＴ，ＭＴ等のゴム用カーボンブラック、酸化カーボンブラック等のインク用カーボンブラック，熱分解カーボンブラック等を挙げることができる。高分子イオン導電剤の添加量は、基材樹脂１００重量部に対し、通常１〜５００重量部、好ましくは１０〜４００重量部程度であり、カーボンブラックの添加量は、基材樹脂１００重量部に対し、５〜３０重量部程度とすることができる。

また、その他の導電性材料として、例えば、ラウリルトリメチルアンモニウム、ステアリルトリメチルアンモニウム、オクタデシルトリメチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸・ジメチルエチルアンモニウムの過塩素酸塩、塩素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エトサルフェート塩
、ハロゲン化ベンジル塩（臭化ベンジル塩、塩化ベンジル塩等）等の第４級アンモニウムなどの陽イオン界面活性剤；脂肪族スルホン酸、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫酸塩、高級アルコール燐酸エステル塩等の陰イオン界面活性剤；各種ベタイン等の両性イオン界面活性剤；高級アルコールエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル等の非イオン性帯電防止剤などの帯電防止剤、ＬｉＣＦ_２ＳＯ_２、ＮａＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、ＮａＣｌ等の周期律表第１族の金属塩；Ｃａ（ＣｌＯ_４）_２等の周期律表第２族の金属塩；天然グラファイト、人造グラファイト等；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅等の金属および金属酸化物；ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマーなどを用いることもできる。

さらに、本発明に係るベルト本体１に用いる樹脂材料には、所望に応じ、他の機能性成分として、例えば、各種充填材、カップリング剤、酸化防止剤、滑剤、表面処理剤、顔料、紫外線吸収剤、帯電防止剤、分散剤、中和剤、発泡剤、架橋剤等を適宜配合することもでき、着色剤を添加して着色を施してもよい。

また、ベルト本体１のモジュラスは、好適には、１０％伸長時において１０００〜５０００ＭＰａである。なお、ベルト本体１の厚さは、転写搬送ベルトまたは中間転写部材等の形態に応じて適宜選定されるものであるが、好ましくは０．０５〜０．２ｍｍの範囲内である。さらに、その外表面の表面粗さとしては、好適には、ＪＩＳ１０点平均粗さＲｚで１０μｍ以下、特に６μｍ以下、更には３μｍ以下とする。本発明に係るベルト本体１は、単層ベルトであっても、２層以上の積層ベルトであってもよい。

ガイド部材２は、前述したように、ベルトと駆動部材との間の幅方向のずれを防止して蛇行防止を図るために設けるものであり、少なくとも１本にて設ければよい。ガイド部材２の幅寸法や本数、配置箇所等については、駆動部材との関係で適宜決定することができ、特に制限されるものではない。

ガイド部材２の材質としては、特に制限されるものではなく、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）、ネオプレンゴム、ウレタンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム等の各種エラストマーを使用することができるが、強度や耐久性等の観点から、好適にはポリウレタンエラストマーを用いる。ポリウレタンエラストマーとしては、ソフトセグメントがポリエステルのものまたはポリエーテルのもののいずれであってもよい。ガイド部材２は、好適には、ＪＩＳ硬度で５０°以上８０°以下となるよう形成する。また、ガイド部材２のモジュラスは、好適には、１０％伸長時において０．４〜０．６ＭＰａである。

また、図示するように、ベルト本体１とガイド部材２との間には、両者を接着させるための接着層３を設けることが必要である。かかる接着層３は、ベルト本体１とガイド部材２とを接着することができるものであれば、いかなる接着材料を用いて形成してもよい。具体的には例えば、慣用の両面テープや、ウレタン系等の各種ホットメルト系接着剤を用いることができる。なお、接着層３の厚みとしては、５０μｍ〜１５０μｍ程度が好適である。

本発明のベルトにおけるベルト本体１の製法については、特に制限されるべきものではなく、例えば、二軸混練機により基材の樹脂成分と導電性材料等の機能性成分とを混練し、得られた混練物を環状ダイスを使って押出し成形することにより製造することができる。また、静電塗装等の粉体塗装法、ディップ法または遠心注型法も好適に採用することができる。また、本発明に係るガイド部材２は、例えば、図３に概略を示すような形状の金型３０を用いて、注型成形により容易に得ることが可能である。

ここで、ベルト本体１とガイド部材２とを接合するにあたり、接着層３をホットメルト接着剤を用いて形成する場合には、ベルト本体１、接着層３およびガイド部材２を順次積層した後、加熱プレート間を通過させることによりこれらの加熱圧着を行い、一体化させることができる。この一体化の際の加熱圧着条件は、各構成部材の材質特性（熱軟化点）やガイド部材２の架橋密度、耐熱性等により適宜決定することができる。加熱プレートとしては、具体的には、高周波溶着機、電熱ヒータ溶着機、超音波溶着機などを好適に用いることができる。

なお、ベルト本体１とガイド部材２とを接着層３を介して接合するに際しては、接着面となるベルト本体１の内面およびガイド部材２の表面を、有機溶剤や、物理的なバフ、研磨などにより処理して、部材表面の汚れを除去しておくことが好ましい。また、ガイド部材２のベルト本体１と接合する表面に成型時に用いた離型剤等が付着している場合には、良好な接着性を得るために、研磨やバフ等の公知の前処理により、あらかじめこれらを除去しておくことも好適である。

以下、本発明を、実施例を用いてより具体的に説明する。
＜実施例＞
図１に示すような、ベルト本体１と、その内周面上に走行方向に沿って設けられたガイド部材２とを備え、ガイド部材２が長手方向に継目を有する導電性エンドレスベルト（周長６００ｍｍ）を、以下に従い作製した。図示するように、継目におけるガイド部材２の突合せ端部は、ベルト本体１に接してベルト本体１に対し垂直に設けられた垂直面１１と、垂直面１１に連続してベルト本体１に対し傾斜して設けられたテーパ状面１２とから形成した。テーパ状面１２のベルト本体１に対する角度θは６０°とし、垂直面１１のベルト本体１からの高さｈは２．０ｍｍ、突合せ端部間の空隙ｘは１．０ｍｍとした。また、ベルト本体１の１０％伸長時のモジュラスは２３００ＭＰａであり、ガイド部材２の１０％伸長時のモジュラスは０．４７ＭＰａであった。

＜比較例＞
図４（ａ）に示すように、継目におけるガイド部材の突合せ端部を直線状とした以外は実施例と同様にして、導電性エンドレスベルトを作製した。

得られた各ベルトを、市販の電子写真方式の複写機（駆動ローラ／従動ローラ径１８ｍｍ，回転速度５００ｍｍ／秒）に組み込んで、ベルトの走行耐久試験を行った。試験条件は、樹脂製ベルトの使用環境としては過酷な低温・低湿環境下（１０℃×１０％）とした。結果として、比較例のベルトでは１２万回の繰返し回転（走行）でベルト本体とガイド部材との界面で剥離が生じたのに対し、実施例のベルトでは、７４万回の繰返し回転においても剥離は生じず、また、ベルト本体の破断も生じなかった。

本発明の一実施の形態に係る導電性エンドレスベルトの突合せ部近傍を示す概略部分断面図である。本発明の導電性エンドレスベルトの湾曲時の継目の状態を示す説明図である。本発明に係るガイド部材の注型成形に用いる金型の例を示す概略図である。（ａ）は、従来の導電性エンドレスベルトのガイド部材を示す概略部分断面図であり、（ｂ）は、このベルトの湾曲時の継目の状態を示す説明図である。（ａ），（ｂ）は、他の従来の導電性エンドレスベルトのガイド部材を示す概略部分断面図である。テーパ状の突合せ端部を有するガイド部材を有するベルトが湾曲した際の状態を示す概略部分断面図である。

符号の説明

１，１０１ベルト本体
２，１０２ガイド部材
１０導電性エンドレスベルト
１１垂直面
１２テーパ状面
２０駆動部材
３０金型

Claims

ベルト本体と、該ベルト本体の内周面上に、走行方向に沿って設けられたガイド部材とを備え、該ガイド部材が長手方向に継目を有する導電性エンドレスベルトにおいて、
前記継目における前記ガイド部材の突合せ端部が、前記ベルト本体に接して、該ベルト本体に対し垂直に設けられた垂直面と、該垂直面に連続して、前記ベルト本体に対し傾斜して設けられたテーパ状面と、から形成されており、前記垂直面の前記ベルト本体からの高さが１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内であることを特徴とする導電性エンドレスベルト。
前記テーパ状面の前記ベルト本体に対する角度が４５°〜７３°の範囲内である請求項１記載の導電性エンドレスベルト。