JP6073725B2 - 無端ベルト - Google Patents

Description

本発明は、無端ベルトに関する。

従来、電子写真方式を採用する複写機、プリンター、印刷機等の画像形成装置の分野において、無端ベルトが使用されている。この種の無端ベルトとしては、例えば、複数の感光体によって色別に形成した各トナー像をベルト表面に一次転写して各色のトナー像を重ね合わせ、これを用紙等の転写材に二次転写するために用いられる中間転写ベルトがある。

上記無端ベルトとしては、樹脂製の基層単体からなる無端ベルトが広く知られている。最近では、上記基層の表面にゴム弾性層を積層した無端ベルトも提案されるようになっている。これらの無端ベルトは、通常、駆動ローラおよび従動ローラの外周に張架された状態で回転させて使用される。

上記無端ベルトとしては、例えば、特許文献１には、ポリアミドイミド樹脂を主成分とする基層の表面に、アクリロニトリル−ブタジエンゴムなどのゴム成分を樹脂架橋剤にて架橋した架橋ゴムからなるゴム弾性層が設けられた電子写真機器用の無端ベルトが開示されている。

特開２０１０−１５６７６０号公報

しかしながら、従来知られる無端ベルトは、以下の点で改良の余地がある。すなわち、電子写真方式の画像形成装置に用いられる無端ベルトは、柔軟なものが好ましく、そのためには樹脂製の基層を薄くすることが有効である。しかし、基層を柔軟化すると、駆動ローラの回転駆動により無端ベルトが伸びやすくなり、その伸び分だけ無端ベルトの回転が遅れ、精度の高いベルト位置制御を行うことが困難となる。

また、無端ベルトは、その回転使用時にベルト幅方向に蛇行しやすい。無端ベルトの蛇行を防止するため、無端ベルトを張架するローラの両端部には、通常、無端ベルトの蛇行を規制するための蛇行規制部材が設けられている。蛇行した無端ベルトのベルト側縁部が蛇行規制部材に接触し続けると、ベルト側縁部が座屈し、場合によっては、座屈部より生じた亀裂によって無端ベルトが破断するおそれがある。

本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、駆動ローラの回転駆動によって無端ベルトが伸び難く、かつ、無端ベルトを張架するローラが有する蛇行規制部材にベルト側縁部が接触し続けた場合に、ベルト側縁部が座屈するのを抑制することが可能な無端ベルトを提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる無端ベルトであって、
筒状に形成された樹脂製の基層と、該基層の外周に積層されたゴム弾性層とを有しており、
上記基層の３％伸長モジュラスをｍ［ＭＰａ］、上記基層の厚みをｔ［ｍｍ］とした場合に、ｍ／ｔで表されるＭ値が１０００［ＭＰａ／ｍｍ］以上３５００［ＭＰａ／ｍｍ］以下、かつ、上記基層の厚みｔが３０［μｍ］以上７７［μｍ］未満であり、
ベルト軸方向における座屈荷重Ｎが６［Ｎ］以上であることを特徴とする無端ベルトにある。

上記無端ベルトは、上記基層と上記ゴム弾性層とを有しており、上記Ｍ値が１０００［ＭＰａ／ｍｍ］以上３５００［ＭＰａ／ｍｍ］以下であり、上記座屈荷重Ｎが６［Ｎ］以上である。そのため、上記無端ベルトは、駆動ローラの回転駆動によって無端ベルトが伸び難い。さらに、無端ベルトを張架するローラが有する蛇行規制部材にベルト側縁部が接触し続けた場合に、ベルト側縁部が座屈するのを抑制することができる。

基層の３％伸長モジュラスｍ［ＭＰａ］を測定する際の試験片の採取方法について説明するための説明図である。 座屈荷重Ｎの測定方法を説明するための説明図である。 実施例の無端ベルトを模式的に示した図である。 図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。 実験例における、ベルト側縁部の耐座屈性の評価方向を説明するための説明図である。

上記無端ベルト（シームレスベルト）は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる。画像形成装置としては、例えば、帯電像を用いる電子写真方式の複写機、プリンター、ファクシミリ、複合機、ＰＯＤ（Print On Demand）装置等を例示することができる。

上記無端ベルトは、より具体的には、電子写真方式の画像形成装置における中間転写ベルトとして用いることができる。なお、中間転写ベルトは、潜像担持体に担持されたトナー像をベルト表面に一次転写させた後、このトナー像をベルト表面から用紙等の転写材へ二次転写させるために、画像形成装置に組み込まれる無端ベルトである。

上述したように上記無端ベルトは、駆動ローラの回転駆動によって伸び難い。そのため、これを中間転写ベルトに適用した場合は、潜像担持体に担持されたトナー像をベルト表面に一次転写させる際に、狙った位置にトナーを転写しやすくなり、転写トナーの位置ずれが発生し難く、画像ずれのない画像を形成しやすくなる。また、上述したように上記無端ベルトは、無端ベルトを張架するローラが有する蛇行規制部材にベルト側縁部が接触し続けた場合に、ベルト側縁部が座屈するのを抑制することができる。そのため、これを中間転写ベルトに適用した場合は、ベルト側縁部に生じた座屈部に起因する不良画像の発生を抑制することができる。このように、上記無端ベルトを中間転写ベルトに適用することにより、画像形成装置が長期にわたって良好な画像を形成するのに寄与することができる。

上記無端ベルトは、筒状に形成された樹脂製の基層と、基層の外周に積層されたゴム弾性層とを有している。上記無端ベルトは、具体的には、基層の外周面に沿ってゴム弾性層が積層された二層構造を有する構成とすることができる。この場合は、基層を薄膜化して基層材料の使用を抑制しつつ、基層の薄膜化によるベルト側縁部の耐屈曲性の低下をゴム弾性層の積層によってカバーしやすくなる。また、樹脂製の基層の薄膜化により、基層が柔軟化されるので、ベルトの柔軟性を向上させることができる。そのため、これを例えば、中間転写ベルトとして用いた場合は、二次転写性能を向上させることができるなどの利点がある。また、ゴム弾性層によって転写材としての紙とのニップ性を向上させることもできるので、凹凸紙や粗悪紙等といった様々な表面状態の紙種に対する対応性を向上させることも可能となる。

上記無端ベルトにおいて、基層は、樹脂を主体として構成される層である。基層に用いられる樹脂としては、例えば、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルスルホン樹脂、フッ素系樹脂、ポリカーボネート樹脂などを例示することができる。これらは１種または２種以上併用することができる。上記基層に用いられる樹脂は、好ましくは、ポリイミドおよびポリアミドイミドから選択される１種または２種以上を含んでいるとよい。この場合は、無端ベルトの耐久性を向上させるのに有利である。

基層は、導電性を付与するため、導電剤を含むことができる。導電剤は、電子導電剤、イオン導電剤のいずれであってもよく、双方を含むこともできる。好ましくは、電子導電剤であるとよい。電子導電剤としては、例えば、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイト等の炭素系材料、アルミニウム粉末、ステンレス粉末等の金属粉末、導電性酸化亜鉛（ｃ−ＺｎＯ）、導電性酸化チタン（ｃ−ＴｉＯ_２）、導電性酸化鉄（ｃ−Ｆｅ_３Ｏ_４）、導電性酸化錫（ｃ−ＳｎＯ_２）等の導電性金属酸化物などを例示することができる。これらは１種または２種以上併用することができる。なお、イオン導電剤は、後述するゴム弾性層の説明にて記載されるものを用いることができる。

基層は、導電剤以外にも、難燃剤、充填剤（炭酸カルシウム等）、レべリング剤などの各種添加剤を１種または２種以上含有することができる。なお、基層の筒径、厚みは、用途（例えば、画像形成装置の機種、大きさ等）に応じて適宜決定することができる。基層の筒径は、例えば、１２０〜１０００ｍｍ程度とすることができる。

基層の厚みの下限は、３０μｍ以上とされる。この構成によれば、上述したＭ値が３５００［ＭＰａ／ｍｍ］以下の値を取りやすくなり、上記作用効果を奏しやすくなる。基層の厚みの下限は、好ましくは３５μｍ以上、より好ましくは４０μｍ以上とすることができる。一方、基層の厚みの上限は、ベルト全体の柔軟性向上の観点から、７７μｍ未満とされる。基層の厚みの上限は、好ましくは７６μｍ以下、より好ましくは７５μｍ以下とすることができる。なお、基層の厚みは、マイクロスコープを用いた断面観察写真から測定することができる。

上記無端ベルトにおいて、ゴム弾性層は、ゴム弾性を有する層であり、ゴムを主体として構成される。ゴム弾性層に用いられるゴムとしては、例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などを例示することができる。これらは１種または２種以上併用することができ、また、必要に応じて架橋することもできる。なお、ゴム弾性層は、上記ゴム以外にも、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、塩素化ポリエチレン（ＣＭ）などを含むことができる。

ゴム弾性層は、導電性を付与するため、導電剤を含むことができる。導電剤は、イオン導電剤、電子導電剤のいずれであってもよく、双方を含むこともできる。好ましくは、イオン導電剤であるとよい。

イオン導電剤としては、例えば、第四級アンモニウム塩、リン酸エステル、スルホン酸塩、脂肪族多価アルコール、脂肪族アルコールサルフェート、イオン液体などを例示することができる。これらは１種または２種以上併用することができる。

ゴム弾性層は、イオン導電剤以外にも、難燃剤、架橋剤、充填剤、レべリング剤などの各種添加剤を１種または２種以上含有することができる。

ゴム弾性層の厚みは、６〜５１０μｍの範囲内とすることができる。この場合は、ゴム弾性層によってベルト表面に適切な柔軟性を付与しやすく、さらに、ベルト軸方向におけるベルト厚みの偏差を小さくすることができる。そのため、この場合は、良好なトナー転写性を確保しやすく、中間転写ベルトとして好適である。なお、ゴム弾性層の厚みは、マイクロスコープを用いた断面観察写真から測定することができる。

ゴム弾性層の厚みの下限は、ベルト表面における柔軟性の確保とベルト側縁部における耐座屈性の確保とのバランスなどの観点から、より好ましくは１０μｍ以上、さらに好ましくは２０μｍ以上、さらにより好ましくは４０μｍ以上とすることができる。一方、ゴム弾性層の厚みの上限は、ベルト軸方向におけるベルト厚みの偏差を小さくするなどの観点から、より好ましくは５００μｍ以下、さらに好ましくは４００μｍ以下、さらにより好ましくは３００μｍ以下とすることができる。

ここで、上記無端ベルトは、基層の３％伸長モジュラスをｍ［ＭＰａ］、基層の厚みをｔ［ｍｍ］とした場合に、ｍ／ｔで表されるＭ値が３５００［ＭＰａ／ｍｍ］以下である。

基層の３％伸長モジュラスｍは、無端ベルトからゴム弾性層の全部または一部を剥がして単層の状態とした基層からｎ数＝５で打ち抜き採取した各試験片（ＪＩＳ２号、ダンベル形状）に引張り試験装置で３％の伸びをそれぞれ与えたときの各引張力を各試験片の初期断面積で除した各値の平均値である。図１に、ベルト軸１０と垂直な方向から見た基層２を模式的に示す。図１に示すように、各試験片２１、２２、２３、２４、２５の採取位置は、基層２の幅方向Ｗにおける中央部（試験片２３）、一方の基層側縁部（試験片２１）、他方の基層側縁部（試験片２５）、上記中央部と上記一方の基層側縁部との中間部（試験片２２）、および上記中央部と上記他方の基層側縁部との中間部（試験片２４）の５点である。また、採取する試験片の長手方向（引張方向）は、基層２の周方向Ｒとする。また、引張試験は、ＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠して行うことができる。

また、Ｍ値を算出する際の基層の厚みｔは、上記採取した試験片における標線間の中央部、一方の標線寄り内側縁部、他方の標線寄り内側縁部の３地点における厚みの平均値である。

上記Ｍ値は、複数のローラに張架された上記無端ベルトにおいて、当該無端ベルトを駆動するための駆動ローラの回転駆動による無端ベルトの伸びの発生の有無と関係の深いパラメータである。Ｍ値が３５００［ＭＰａ／ｍｍ］を超えると、駆動ローラの回転駆動によって無端ベルトが伸びやすくなる。駆動ローラの回転駆動によってベルトの伸びが発生すると、その伸び分だけ無端ベルトの回転が遅れ、精度の高いベルト位置制御を行うことが困難になる。それ故、これを例えば、中間転写ベルトに適用した際に、転写トナーの位置ずれが発生し、許容できない画像ずれの不具合のある画像が形成されやすくなる。また、上記伸びは、長期耐久時に大きくなる傾向も見られる。したがって、Ｍ値を３５００［ＭＰａ／ｍｍ］以下に規制する。Ｍ値は、好ましくは３４８０［ＭＰａ／ｍｍ］以下、より好ましくは３４６０［ＭＰａ／ｍｍ］以下とすることができる。なお、Ｍ値が小さくなるほど駆動ローラの回転駆動によるベルトの伸びが小さくなるので、この点においてＭ値の下限が限定されるものではない。もっとも、Ｍ値が小さくなるほど、基層の剛直性が高くなり、ベルトの柔軟性が低下する傾向が見られる。そのため、Ｍ値は、１０００［ＭＰａ／ｍｍ］以上とされる。Ｍ値は、好ましくは１０５０［ＭＰａ／ｍｍ］以上、より好ましくは１０９０［ＭＰａ／ｍｍ］以上、さらに好ましくは１１００［ＭＰａ／ｍｍ］以上とすることができる。

また、上記無端ベルトは、ベルト軸方向における座屈荷重Ｎが６［Ｎ］以上である。

上記座屈荷重Ｎは、具体的には、次のようにして測定される値である。すなわち、上記無端ベルトのベルト側端部周辺からベルト周方向の長さが１５０ｍｍ、ベルト幅周方向の長さが１５ｍｍの短冊状の試験片をｎ数＝５で採取する。そして、図２に模式的に示すように、採取した試験片１１の長手方向の両端を引張試験装置の引張治具４１、４２によって荷重１ｋｇで引張り、張力を掛けた状態とする。この張力を掛けた状態の試験片１１における片方の側面１１０（ベルト周方向のベルト断面に相当する）にベルト軸１０方向から荷重を負荷する。荷重の負荷は、フォースゲージ５（イマダ（株）製、「ＤＳ−２−５０Ｎ」）の先端に直径５０ｍｍのＳＵＳ製の円盤５１を取り付けて構成した荷重負荷装置の上記円盤５１を５０ｍｍ／分の速度で試験片１１の片方の側面１１０の中央部に押し当てていくことによって行う。そして、上記押し当てによって増加する押し当て荷重が、試験片の座屈によって急激に低下する直前の最大荷重値［Ｎ］を読み取り、各試験片について測定された上記最大荷重値の平均値を求める。この平均値を、ベルト軸方向における座屈荷重Ｎ［Ｎ］とする。

上記座屈荷重Ｎは、無端ベルトを張架するローラの端部に設けられた蛇行規制部材との接触に起因するベルト側縁部の座屈の発生の有無と関係の深いパラメータである。座屈荷重Ｎが６［Ｎ］未満になると、蛇行規制部材に無端ベルトのベルト側縁部が接触し続けた場合に、ベルト側縁部が座屈しやすくなる。それ故、これを例えば、中間転写ベルトに適用した際に、ベルト側縁部に生じた座屈部に起因して不良画像が形成されやすくなる。したがって、座屈荷重Ｎを６［Ｎ］以上に規制する。座屈荷重Ｎは、好ましくは６．９［Ｎ］以上、より好ましくは８．２［Ｎ］以上、さらに好ましくは８．６［Ｎ］以上とすることができる。なお、座屈荷重Ｎが大きくなるほど上記ベルト側縁部の座屈が生じ難くなるので、この点において座屈荷重Ｎの上限が限定されるものではない。もっとも、座屈荷重Ｎが大きくなるほど、基層、ゴム弾性層をコート法によって製造する場合に製造がしにくくなる。そのため、座屈荷重Ｎは、好ましくは２０［Ｎ］以下、より好ましくは１５［Ｎ］以下、さらに好ましくは１３［Ｎ］以下とすることができる。

上記無端ベルトにおいて、基層およびゴム弾性層は、ともにディスペンサーコート法を用いて形成されたものとすることができる。この場合は、基層およびゴム弾性層の厚みが均一になりやすい。そのため、この場合は、ベルト軸方向におけるベルト厚みの偏差を小さくしやすくなる。それ故、この場合は、良好なトナー転写性を確保しやすく、中間転写ベルトとして好適である。

上記無端ベルトにおいて、ベルト表面の微小硬度は、０．４０〜０．７７［Ｎ／ｍｍ^２］の範囲内とすることができる。

上記微小硬度は、ＩＳＯ１４５７７に準拠し、微小硬度計（（株）フィッシャー・インストルメンツ製「ＦＩＳＨＥＲＳＣＯＰＥ ＨＭ２００ＬＴ」）を用い、無端ベルトのベルト軸方向の中央部においてベルト周方向に等間隔で３箇所の位置にて測定されるベルト表面のマルテンス硬度の平均値である。但し、上記測定条件は、微小硬度計の圧子としてビッカース圧子（四角錐）を用い、圧子の押し込み速さは０．３３μｍ／秒、圧子の押し込み深さは１０μｍ（定変位）、押し込んだ圧子の保持時間は５秒とする。なお、ゴム弾性層の厚みが６μｍ以下の場合は、上記測定条件における圧子の押し込み深さが３μｍ時点におけるマルテンス硬度を用いる。

この場合は、長期にわたって無端ベルトを使用した場合であっても、ベルト表面に亀裂が発生し難く、また、トナー等の粉体の離れやすさも良好なものとすることができる。そのため、例えば、中間転写ベルトとして用いた場合には、機械耐久性に優れるとともに、トナーによってベルト表面が覆われるトナーフィルミング現象が生じ難くなり、長期にわたって良好な画像を形成するのに寄与することができる。

上記微小硬度は、トナーフィルミング抑制などの観点から、より好ましくは０．４３［Ｎ／ｍｍ^２］以上、さらに好ましくは０．４６［Ｎ／ｍｍ^２］以上、さらにより好ましくは０．４９［Ｎ／ｍｍ^２］以上とすることができる。また、上記微小硬度は、ベルト表面における亀裂抑制などの観点から、より好ましくは０．７６［Ｎ／ｍｍ^２］以下、さらに好ましくは０．７５［Ｎ／ｍｍ^２］以下とすることができる。

実施例に係る無端ベルトについて、図面を用いて具体的に説明する。
図３、図４に示すように、無端ベルト１は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる。本例では、無端ベルト１は、電子写真方式の画像形成装置に転写ベルトとして組み込まれて使用される。無端ベルト１は、筒状に形成された樹脂製の基層２と、基層２の外周に積層されたゴム弾性層３とを有している。本例では、具体的には、無端ベルト１は、基層２の外周面に沿ってゴム弾性層３が積層された二層構造とされている。なお、図３は、詳細なベルト層構成を省略して記載してある。基層２は、電子導電剤、難燃剤を含有するポリアミドイミドより形成されている。ゴム弾性層３は、イオン導電剤と、難燃剤とを含有する架橋ゴムより形成されており、ゴム弾性層３の表面は、光照射処理または表面処理液による表面処理が施されている。本例では、光照射処理は、具体的には、紫外線照射処理であり、表面処理液は、含塩素化合物を含む表面処理液、含フッ素化合物を含む表面処理液、イソシアネートを含む表面処理液のいずれかである。

ここで、無端ベルト１は、基層２の３％伸長モジュラスをｍ［ＭＰａ］、基層２の厚みをｔ［ｍｍ］とした場合に、ｍ／ｔで表されるＭ値が３５００［ＭＰａ／ｍｍ］以下である。さらに、無端ベルト１は、ベルト軸１０方向における座屈荷重Ｎが６［Ｎ］以上である。

以下、異なる構成を有する無端ベルトの試料を複数作製し、評価を行った。その実験例について説明する。

（実験例）
＜基層形成用材料の調製＞
攪拌機、窒素導入管、温度計、冷却管を備えた反応容器に、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）（日本ポリウレタン工業（株）製、「ミリオネートＭＴ」）２２質量部と、トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）（日本曹達（株）製、「ＴＯＤＩ／Ｒ２０３」）２９質量部と、無水トリメリット酸（三菱ガス化学（株）製、「ＴＭＡ」）３６質量部と、α、ω−ポリブタジエンジカルボン酸（日本曹達（株）製、「Ｃ−１０００」）２０質量部と、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）２５０質量部とを仕込み、窒素気流下、撹拌しながら１時間かけて１３０℃まで昇温し、そのまま１３０℃で約５時間反応させた後に反応を停止し、ポリアミドイミド溶液（固形分濃度：２６質量％）を調製した。
次いで、後述の表１〜表３に示す配合割合（質量部）となるように、上記ポリアミドイミド溶液中のポリアミドイミド（ＰＡＩ）と、有機系難燃剤（ホスファゼン誘導体）（（株）伏見製薬所製、「ラビトルＦＰ−１１０」）と、電子導電剤（カーボンブラック）（三菱化学（株）製、「＃２３００」）と、溶媒Ａ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）とを配合し、羽撹拌にて混合することにより、液状の各基層形成用材料を調製した。

＜ゴム弾性層形成用材料の調製＞
ゴム弾性層形成用材料の調製に用いる各材料として以下のものを準備した。
−ゴム成分−
・アクリロニトリル−ブタジエンゴムＡ（ＮＢＲ Ａ）（日本ゼオン（株）製、「ニポールＤＮ１０１」」）
・アクリロニトリル−ブタジエンゴムＢ（ＮＢＲ Ｂ）（日本ゼオン（株）製、「ニポールＤＮ４０１」」）
−無機系難燃剤−
・水酸化マグネシウム（堺化学工業（株）製、「ＭＧＺ−３」）
−有機系難燃剤−
・有機系難燃剤Ａ（亜リン酸ナトリウム：Ｎａ_２ＨＰＯ_３・５Ｈ_２Ｏ）（太平化学産業（株）製）
・有機系難燃剤Ｂ（ホスファゼン誘導体）（（株）伏見製薬所、「ラビトルＦＰ−３９０」）
−樹脂架橋剤−
・フェノールで変性したレゾールタイプのキシレン樹脂（フドー（株）製、「ニカノールＧＲＬ」）
−イオン導電剤−
・ポリアルキレングリコール化合物と過塩素酸リチウムの複合物（日本カーリット（株）製、「ＰＥＬ−２０Ａ」）
以上の各材料を、後述の表１〜表３に示す配合割合（質量部）となるように配合し、バンバリミキサーを用いて十分に混練した。次いで、得られたゴム混練物を、溶媒Ｂ（シクロヘキサノン）に分散、溶解させることにより、液状の各ゴム弾性層形成用材料を調製した。

＜表面処理液の調製＞
次亜塩素酸ｔｅｒｔ−ブチル：２質量部と、酢酸エチル：９．８質量部と、ターシャリーブチルアルコール（ＴＢＡ）：８８．２質量部とを混合し、Ｃｌ含有表面処理液（固形分：２％）を調製した。また、濃度５０質量％となるように酢酸エチルにジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）を溶解することにより、イソシアネート含有表面処理液を調製した。

＜無端ベルト試料の作製＞
基体として、アルミニウム製の円筒状金型を準備した。また、２つのノズルを有するディスペンサ（液体定量吐出装置）を準備した。このディスペンサのノズルは、内径φ＝１ｍｍのニードルノズルである。次いで、上記調製した基層形成用材料とゴム弾性層形成用材料とを、それぞれ別のエアー加圧タンクに収容し、金型の外周面とノズルとのクリアランスを１ｍｍとして、金型およびノズルをセットした。次いで、金型を垂直にした状態で、回転数６０ｒｐｍで軸中心に回転させながら、基層形成用材料を吐出するノズルを、１ｍｍ／ｓｅｃの移動速度で軸方向下方に移動させるとともに、エアー加圧タンクに所定の圧力をかけて基層形成用材料をノズルに圧送し、ノズルから基層形成用材料を吐出させ、金型の外周面上にらせん状に塗工し、らせん状塗膜の連続体からなる全体塗膜を形成した。次いで、形成された全体塗膜に対して、３時間で常温から２４０℃まで昇温し、０．５時間で２４０℃から２５０℃まで昇温し、２５０℃で１時間保持するという条件にて熱処理を施した。これにより、金型の外周面上に、電子導電性を有するポリアミドイミド製の筒状の基層（筒径φ４２０ｍｍ）を形成した。なお、各試料における基層の厚みは、エアー加圧タンクにかける圧力を０．５〜３．０ＭＰａの範囲で変化させることにより、ノズルから出る材料の吐出量を変化させて調節した。

次に、上記基層が形成された金型を、回転数６０ｒｐｍで軸中心に回転させながら、ゴム弾性層形成用材料を吐出するノズルを、１ｍｍ／ｓｅｃの移動速度で軸方向下方に移動させるとともに、エアー加圧タンクに１．５ＭＰａの圧力をかけてゴム弾性層形成用材料をノズルに圧送し、ノズルからゴム弾性層形成用材料を吐出させ、金型の外周面上にある基層表面にらせん状に塗工し、らせん状塗膜の連続体からなる全体塗膜を形成した。次いで、形成された全体塗膜に対して、２．５時間で常温から１７０℃まで昇温し、１７０℃で１時間保持するという条件にて熱処理（架橋処理）を施した。これにより、筒状の基層の外周面に沿ってゴム弾性層を積層した。なお、各試料におけるゴム弾性層の厚みは、エアー加圧タンクにかける圧力を０．５〜３．０ＭＰａの範囲で変化させることにより、ノズルから出る材料の吐出量を変化させて調節した。

次に、後述の表１〜表３に示すように、ゴム弾性層の表面に以下の表面処理のいずれかを施した。

すなわち、試料１〜試料１５、試料１８〜試料２５については、ゴム弾性層の表面に、次の手順に従って紫外線を照射するＵＶ処理を施した。

−ＵＶ処理−
周速５７０〜５９０ｍｍ／ｓｅｃでベルトを回転させながら、紫外線照射機［アイグラフィックス（株）製、「ＵＢ０３１−２Ａ／ＢＭ」（水銀ランプ形式）］を用いて、照射強度１２０ｍＷ／ｃｍ^２、照射時間３０秒、光源とゴム弾性層表面との距離４０ｍｍという条件にて、ゴム弾性層表面に紫外線を照射した。

また、試料１６については、ゴム弾性層の表面に、次の手順に従って上記Ｃｌ含有表面処理液による表面処理（以下、「Ｃｌ処理」という。）を施した。

−Ｃｌ処理−
大気雰囲気中、室温下にて、反応時間３０秒となるように、ゴム弾性層の表面に、Ｃｌ含有表面処理液をローラー塗工した後、水で洗浄し、エアブローにより水滴を除去した。

また、試料１７については、ゴム弾性層の表面に、次の手順に従って上記イソシアネート含有表面処理液による表面処理（以下、「イソシアネート処理」という。）を施した。

−イソシアネート処理−
大気雰囲気中、室温下にて、ゴム弾性層の表面に、イソシアネート含有表面処理液を塗工時間３０秒程度でローラー塗工した後、８０℃に保持されたオーブンで１時間加熱した。

次に、上記表面処理を施した後、基層の一端縁と金型の外周面との間に高圧エアーを吹き込むことにより、無端ベルトと金型とを分離した。以上のようにして、試料１〜試料２５の無端ベルトを作製した。

＜Ｍ値の算出＞
作製した試料１〜試料２５の無端ベルトについて、全自動引張り試験装置（（株）東洋精機製作所製、「ストログラフＡＥ」）を用い、上述した方法に従って各Ｍ値を算出した。

＜座屈荷重Ｎの測定＞
作製した試料１〜試料２５の無端ベルトについて、上述した方法に従って座屈荷重Ｎ［Ｎ］を測定した。

＜基層およびゴム弾性層の厚み＞
作製した試料１〜試料２５の無端ベルトについて、マイクロスコープを用いて断面観察を行い、得られたマイクロスコープ写真から基層およびゴム弾性層の厚みを測定した。

＜ベルト表面の微小硬度＞
作製した試料１〜試料２５の無端ベルトについて、上述した方法に従ってベルト表面の微小硬度を測定した。

＜ベルト厚みの偏差＞

作製した試料１〜試料２５の無端ベルトについて、非接触レーザー測定機（（株）キーエンス、「レーザ寸法測定器ＬＳ−３０００」）を用いて、ベルト軸方向に２ｍｍピッチでベルト厚みを測定した。なお、上記測定は、一軸についてのみ行った。測定したベルト軸方向におけるベルト厚みの最大値と最小値との差をベルト厚みの偏差として求めた。

＜二次転写性＞
作製した試料１〜試料２５の無端ベルトは、電子写真方式を採用する複合機における中間転写ベルトとして組み込んで用いられる。そのため、中間転写ベルトの基本性能であるトナーの二次転写性を以下のようにして調べた。

すなわち、各無端ベルトを、電子写真方式を採用する複合機（キヤノン（株）製、「ｉｍａｇｅＲＵＮＮＥＲ ＡＤＶＡＮＣＥ Ｃ５０５１ｉ」）の中間転写ベルトとして組み込み、２３．５℃×５３％ＲＨの環境下にて、テストパターンをＡ４紙で１０００枚出力した後、ベタ画像およびハーフトーン画像を出力した。得られた画像に白点抜けが見られず、かつトナーの薄い部分が見られなかった場合を二次転写性に優れるとして「Ａ」、白点抜けまたはトナーの薄い部分のいずれか一方が僅かに見られたが、許容範囲内であった場合を二次転写性が良好であるとして「Ｂ」、白点抜けおよびトナーの薄い部分の双方が見られた場合を二次転写性が悪いとして「Ｃ」と判断した。

＜画像ずれ＞
作製した試料１〜試料２５の無端ベルトを、電子写真方式を採用する複合機における中間転写ベルトとして組み込み、画像ずれの評価を行った。上述したように、駆動ローラの回転駆動時に無端ベルトに伸びが発生すると、感光体に担持されたトナー像をベルト表面に一次転写させる際に転写トナーの位置ずれが生じ、その結果、画像ずれのある画像が形成される。したがって、この画像ずれの有無を確認することによって、駆動ローラの回転駆動時における無端ベルトの伸びの有無を間接的に確認することができる。そこで、本例では、具体的に以下のようにして画像ずれの評価を行った。

すなわち、上記＜二次転写性＞と同様に１０００枚出力した後、細線の格子画像（マゼンタとイエローの２色の細線）をＡ４で出力した。得られた画像に格子ゆがみ（レッドの細線格子画像においてレッドを形成するマゼンタとイエローの細線のずれ）が見られず、かつ各色の細線の重なりにずれがない場合を、画像ずれの抑制効果に優れるとして「Ａ」、格子ゆがみまたは細線の重なりにおけるずれのいずれか一方が僅かに見られたが、許容範囲内であった場合を画像ずれの抑制効果が良好であるとして「Ｂ」、格子ゆがみおよび細線の重なりにおけるずれの双方が見られた場合を許容できない画像ずれが発生するとして「Ｃ」と判断した。

＜ベルト側縁部の耐座屈性＞
図５に示すように、直径１０ｍｍの駆動ローラ６および従動ローラ７に、試料１〜試料２５の無端ベルト１（層構成は省略して記載）を、荷重２ｋｇを片側にかけた状態で張架した。駆動ローラ６および従動ローラ７は、ローラ軸方向に対して、２°の傾斜角で傾斜させてある。つまり、ベルト回転中、駆動ローラ６の両端部にある樹脂製の蛇行規制部材（不図示）のうちの片方が、片側のベルト側縁部に常に接触し続けるように構成してある。また、互いのローラ軸方向が平行となるように従動ローラ７に近接させて外部ローラ８を配置し、ベルト回転時に従動ローラ７と外部ローラ８との間を無端ベルト１がＳ字状に進行するように構成した。これは、本例の無端ベルト１は、中間転写ベルトとしての使用を想定しているため、外部ローラ８を二次転写時の二次転写ローラとして模擬したものである。

上記の状態にて駆動ローラを回転駆動させ、無端ベルトを回転数９９０ｒｐｍにて４００，０００回転させるという耐久試験後のベルト外観を目視にて確認した。耐久試験終了後、蛇行規制部材と接触させていた方のベルト側縁部に座屈によるシワ、破断部がない場合を、ベルト側縁部の耐座屈性に優れるとして「Ａ」、耐久試験終了後、蛇行規制部材と接触させていた方のベルト側縁部に微小な座屈によるシワが見られるが、画像形成にほとんど影響がなく許容範囲内のものを、ベルト側縁部の耐座屈性が良好であるとして「Ｂ」、耐久試験終了後、蛇行規制部材と接触させていた方のベルト側縁部に座屈によるシワ、破断部がある場合を、ベルト側縁部の耐座屈性が悪いとして「Ｃ」と判断した。

表１〜表３に、作製した無端ベルト試料の詳細な配合割合（単位：質量部）、ゴム弾性層の表面処理の種類、ベルト特性、評価結果等をまとめて示す。

表１〜表３によれば以下のことがわかる。すなわち、試料２１〜試料２３の無端ベルトは、基層と、基層の外周に積層されたゴム弾性層とを有しているが、Ｍ値が３５００［ＭＰａ／ｍｍ］を超えている。そのため、駆動ローラの回転駆動によってベルトが伸び、その伸び分だけ無端ベルトの回転が遅れて転写トナーの位置ずれが発生し、許容できない画像ずれが生じることがわかる。なお、Ｍ値が３５００［ＭＰａ／ｍｍ］を超えていたのは、基層の厚みが３０μｍ未満と薄く設定されていたことが大きな原因の一つである。

試料２４および試料２５の無端ベルトは、基層と、基層の外周に積層されたゴム弾性層とを有しているが、座屈荷重Ｎが６［Ｎ］未満である。そのため、蛇行規制部材に無端ベルトのベルト側縁部が接触し続けた場合に、ベルト側縁部が座屈し、ベルト側縁部に生じた座屈部に起因して不良画像が形成されることがわかる。また、中間転写ベルトとして用いる場合にゴム弾性層の厚みが比較的薄めに設定されていると、二次転写性が低下する傾向があることもわかる。なお、試料２４の無端ベルトに比べ、試料２５の無端ベルトの二次転写性が悪化したのは、基層の厚みが７７μｍと大きかったため、基層の剛直性が高まってベルト全体の柔軟性が低下したことも原因のひとつとして挙げられる。また、試料２５の無端ベルトは、ベルト表面の微小硬度が０．８０［Ｎ／ｍｍ^２］と高かったため、上記＜二次転写性＞の試験後に、ベルト表面に亀裂が確認された。

これらに対し、試料１〜２０の無端ベルトは、基層と、基層の外周に積層されたゴム弾性層とを有しており、上記Ｍ値が３５００［ＭＰａ／ｍｍ］以下であり、上記座屈荷重Ｎが６［Ｎ］以上である。そのため、試料１〜２０の無端ベルトは、駆動ローラの回転駆動によって無端ベルトが伸び難い。それ故、試料１〜２０の無端ベルトは、感光体に担持されたトナー像をベルト表面に一次転写させる際に、転写トナーの位置ずれが発生し難く、画像ずれのない画像を形成しやすいことがわかる。また、無端ベルトを張架するローラが有する蛇行規制部材にベルト側縁部が接触し続けた場合に、ベルト側縁部が座屈するのを抑制することができる。それ故、ベルト側縁部に生じた座屈部に起因する不良画像の発生を抑制することが可能となり、長期にわたって良好な画像を形成しやすいことがわかる。

また、試料１〜２０の無端ベルトは、ゴム弾性層の厚みが６〜５１０μｍの範囲内とされている。そのため、試料１〜２０の無端ベルトは、柔軟なゴム弾性層による二次転写性の向上と、ベルト軸方向におけるベルト厚みの偏差低減とに有利であることがわかる。また、試料１〜２０の無端ベルトは、ベルト表面の微小硬度が０．４０〜０．７７［Ｎ／ｍｍ^２］の範囲内とされていたため、上記＜二次転写性＞の試験後、トナーフィルミングおよびベルト表面に亀裂が確認されなかった。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲内で種々の変更が可能である。

１ 無端ベルト
２ 基層
３ ゴム弾性層

Claims (5)

1. 電子写真方式の画像形成装置に用いられる無端ベルトであって、
   筒状に形成された樹脂製の基層と、該基層の外周に積層されたゴム弾性層とを有しており、
   上記基層の３％伸長モジュラスをｍ［ＭＰａ］、上記基層の厚みをｔ［ｍｍ］とした場合に、ｍ／ｔで表されるＭ値が１０００［ＭＰａ／ｍｍ］以上３５００［ＭＰａ／ｍｍ］以下、かつ、上記基層の厚みｔが３０［μｍ］以上７７［μｍ］未満であり、
   ベルト軸方向における座屈荷重Ｎが６［Ｎ］以上であることを特徴とする無端ベルト。
2. 請求項１に記載の無端ベルトであって、
   上記座屈荷重Ｎが１５［Ｎ］以下であることを特徴とする無端ベルト。
3. 請求項１または２に記載の無端ベルトであって、
   上記ゴム弾性層の厚みは、６〜５１０μｍの範囲内にあることを特徴とする無端ベルト。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の無端ベルトであって、
   上記ベルト表面の微小硬度が、０．４０〜０．７７［Ｎ／ｍｍ^２］の範囲内にあることを特徴とする無端ベルト。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の無端ベルトであって、
   中間転写ベルトとして用いられることを特徴とする無端ベルト。

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