JP6627234B2 - 蛇行抑制部材、転写ベルト、転写ユニット及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
一方、モノクロ画像を形成する画像形成装置では、電子写真感光体の表面に形成されたトナー像が記録媒体に直接転写される方式のほか、電子写真感光体の表面に形成されたトナー像が転写ベルトに一次転写された後、記録媒体に二次転写される方式がある。
<1>の発明は、無端状のベルト基材に接着させる接着面と、前記接着面以外の長手方向に、ポリエステルエラストマーを含んで形成され、且つ、摩擦係数が0.5以上0.7以下である領域と、を有する蛇行抑制部材。
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態に係る蛇行抑制部材は、無端状のベルト基材(以下、「無端ベルト」と称する場合がある。)に接着させる接着面と、前記接着面以外の長手方向に、ポリエステルエラストマーを含んで形成され、且つ、摩擦係数が0.5以上0.7以下である領域(以下、「低摩擦領域」と称する場合がある。)とを有する。
ポリエステルエラストマーはポリウレタンに比べて一般的に安価であるが、ポリエステルエラストマーで作製した蛇行抑制部材は、蛇行抑制部材ガイドとの接触部において特に摩耗し易い。これに対し、本実施形態に係る蛇行抑制部材は、摩擦係数が0.7以下である低摩擦領域が蛇行抑制部材ガイドと接触することで滑り易く、ポリエステルエラストマーを含む材料で構成されていても摩耗が発生し難いと考えられる。
本実施形態に係る蛇行抑制部材50に含まれるポリエステルエラストマーは、成形性、電気絶縁性、耐湿性、耐溶剤性、耐オゾン性、耐熱性、耐摩耗性、製造容易性等の観点から、ハードセグメントがポリエステルであり、ソフトセグメントがポリエーテルであるポリエステルエーテルエラストマーがより好ましい。ポリエステルエラストマーは、例えば、テレフタル酸ジメチル、1,4−ブタンジオール、ポリ(オキシテトラメチレン)グリコールを原料とし、エステル交換や重縮合反応で製造することができる。
例えば、ポリエステルエラストマーを含む材料を用いて蛇行抑制部材となる帯状部材を押出成形した後、接着面となる面にブラスト処理を施せば、摩擦係数を高めることができ、接触面以外の面はサンドペーパーで研磨することで摩擦係数を小さくすることができる。
蛇行抑制部材50の幅は、蛇行抑制効果、耐久性等の点から、1mm以上10mm以下が好ましく、特に4mm以上7mm以下が好ましい。
また、蛇行抑制部材50の厚みは、特に制限されないが、蛇行抑制効果、耐久性等の観点から、1mm以上5mm以下が好ましく、3mm以上5mm以下がより好ましい。
また、本実施形態に係る蛇行抑制部材は、接着面50Aを含み、支持ロール(蛇行抑制部材ガイド)と接触しない部分はポリエステルエラストマー以外の材料で構成し、支持ロール(蛇行抑制部材ガイド)と接触する部分はポリエステルエラストマーで構成した蛇行抑制部材としてもよい。
本発明の第2実施形態に係る蛇行抑制部材は、摩擦係数が0.8以上1.2以下であり、無端状のベルト基材に接着させる接着面と、前記接着面以外の長手方向に、摩擦係数が0.5以上0.7以下である領域と、を有する。
第2実施形態に係る蛇行抑制部材の接着面をベルト基材の幅方向端部において周方向に沿って接着して配置し、低摩擦領域が蛇行抑制部材ガイドと接触する構成とすることで蛇行抑制部材の摩耗とベルト基材の破断の発生が抑制される。
本実施形態に係る転写ベルトは、無端状のベルト基材と、前記ベルト基材の幅方向の少なくとも一端部において周方向に沿って前記接着面が接着して配置された前記実施形態に係る蛇行抑制部材と、を含む。
ベルト基材62は樹脂を含んで無端状に形成されている。ベルト基材62は単層でもよいし、2層以上積層された構造でもよい。
ベルト基材62を構成し得るポリイミド樹脂としては、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物との重合体であるポリアミド酸のイミド化物が挙げられる。ポリイミド樹脂として具体的には、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物との等モル量を溶媒中で重合反応させてポリアミド酸の溶液として得て、そのポリアミド酸をイミド化して得られたものが挙げられる。
ベルト基材62を構成し得るポリアミドイミド樹脂は、分子中にイミド基とアミド基を有する樹脂であり、一般的に知られている構造のものを使用することができる。ポリアミドイミド樹脂の合成方法としては、酸クロライド法やイソシアネート法等が知られており、いずれも使用することができる。得られるポリアミドイミド樹脂溶液の安定性の観点からは、イソシアネート法が望ましい。
イソシアネート法は、無水カルボン酸化合物と、ジイソシアネート化合物とを反応させる方法であり、酸クロライド法は、カルボン酸クロライド化合物と、ジアミン化合物とを反応させる方法である。以降、前記無水カルボン酸化合物及び前記カルボン酸クロライド化合物を「カルボン酸成分」と称する場合がある。
O=C=N−R−N=C=O 一般式(II)
一般式(II)中、Rは、2価の芳香族基又は脂肪族基を表す。
2) イソシアネート成分の過剰量と酸成分を反応させて末端にイソシアネート基を有するアミドイミドオリゴマーを合成した後、トリカルボン酸成分を追加し反応させてポリアミドイミド樹脂を得る方法。
3) トリカルボン酸成分の過剰量とイソシアネート成分を反応させて末端にカルボン酸又は酸無水物基を有するアミドイミドオリゴマーを合成した後、該酸成分とイソシアネート成分を追加し反応させてポリアミドイミド樹脂を得る方法。
具体的には、例えば、有機極性溶媒中にテトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物を溶解させ、これにカーボンブラックを分散させた後、重合してカーボンブラックを分散させたポリアミド酸溶液を準備する。
この際、ポリアミド酸溶液における、モノマー濃度(溶媒中におけるテトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物の濃度)は種々の条件により設定されるが、5質量%以上30質量%以下が望ましい。また、重合反応温度は80℃以下に設定することが望ましく、特に望ましくは5℃以上50℃以下であり、重合反応時間は5時間以上10時間以下である。
塗布液の円筒状金型への塗布方法は、特に制限はなく、例えば、円筒状金型の外周面に浸漬する方法や、円筒状金型の内周面に塗布する方法、軸を水平にして円筒状金型を回転させながら、その外周面又は内周面に「らせん塗布方法」や「ダイ方式塗布方法」により塗布する方法等が挙げられる。
イミド化の処理(焼成)条件としては、例えば250℃以上450℃以下(望ましくは300℃以上350℃以下)で、20分間以上60分間以下加熱することで、イミド化反応が起こり、ポリイミド樹脂の皮膜が形成される。加熱反応の際、加熱の最終温度に達する前に、温度を段階的に又は連続的に徐々に上昇させて加熱することがよい。
蛇行抑制部材50は、前記実施形態に係る蛇行抑制部材であり、ここでの説明は省略する。
また、ベルト基材62の幅方向の一端部に蛇行抑制部材50が設けられてもよいし、ベルト基材62の幅方向両端部に蛇行抑制部材50が設けられてもよい。
更に、図2に示す転写ベルト60は、ベルト基材62の内周面側に蛇行抑制部材50が設けられているが、蛇行抑制部材50は、蛇行抑制部材ガイドの配置等に応じてベルト基材62の外周面側に配置されていてもよい。
接着層40としては公知の接着剤、接着シート等を適用でき、具体的には、弾性接着剤、感熱性接着剤シート等を使用することができる。
弾性接着剤としては、例えば、セメダイン(株)製のアクリル変性シリコンポリマーを主成分とするスーパ−XNo8008、コニシ(株)製の特殊変成シリコンポリマーを主成分とするサイフレックス100などを挙げることができる。ベルト基材との接着強度よりセメダイン(株)製のアクリル変性シリコンポリマーを主成分とするスーパ−XNo8008がより好ましく用いられる。
感熱性接着剤シートとしては、ベルト基材62と蛇行抑制部材50との接着性に優れたものであれば特に限定されず、例えば、アクリル系、シリコーン系、天然又は合成のゴム系、ウレタン系、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体等の合成樹脂系などの樹脂系材料を主材料とする接着剤シートを用いることができる。
本実施形態に係る転写ユニットは、前記実施形態に係る転写ベルトと、前記蛇行抑制部材の前記摩擦係数が0.5以上0.7以下である領域(低摩擦領域)と接触して前記転写ベルトの幅方向の移動を抑制する少なくとも1つのロールを含み、前記転写ベルトを回転可能に支持する複数のロールと、を備えている。
図4は、本実施形態に係る転写ユニットの構成の一例を示す概略構成図である。図5は、本実施形態に係る転写ユニットの構成の一例を示す部分断面図である。なお、図5に示す転写ユニット70では、ベルト基材62の両端部において内周面側に蛇行抑制部材50が設けられている。
次に、本実施形態に係る画像形成装置について説明する。本実施形態に係る画像形成装置は、電子写真感光体と、前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記した本実施形態の転写ベルト、及び、前記蛇行抑制部材の前記摩擦係数が0.5以上0.7以下である領域と接触して前記転写ベルトの幅方向の移動を抑制する少なくとも1つのロールを含み、前記転写ベルトを回転可能に支持する複数のロールを有し、前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を前記転写ベルトを介して記録媒体の表面に転写する転写手段と、を備えて構成されている。
駆動ロール22及び支持ロール24には、それぞれ前記蛇行抑制部材ガイド76が設けられている。
また、支持ロール24は、図示しないバネ等により駆動ロール22から離れる方向に付勢されており、両者に巻回された中間転写ベルト20に特定の張力が与えられている。また、中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ロール22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収容されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーが供給される。
尚、1次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各1次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、1次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各1次転写ロールに印加する転写バイアスを可変する。各1次転写ロール5Y、5M、5C、5Kにもそれぞれ前記蛇行抑制部材ガイド76が設けられている。
感光体1Yは、導電性(例えば、20℃における体積抵抗率:1×106Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂程度の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー印字パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
このようにして感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って特定の現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによって可視像(現像像)化される。
一方、感光体1Y上に残留したトナーはクリーニング装置6Yで除去されて回収される。
こうして、第1ユニット10Yにてイエロートナー像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4ユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー像が重ねられて多重転写される。
溶剤可溶型ポリアミドイミド樹脂(日立化成社製 HPC−9000、固形分率18質量%、溶剤:n−メチル−2−ピロリドン)にカーボンブラック(FW1、Degussa社製)を固形分質量比で4質量%となるように投入し、ジェットミル分散機(ジーナス社製:GeanusPY)で分散処理(200N/mm2、5パス)を行った。
得られたカーボンブラック分散ポリアミドイミド溶液を、ステンレス製20μmメッシュに通過させて、異物及びカーボンブラック凝集物を取り除いた。更に、攪拌しながら真空脱泡を15分間行い、無端ベルト形成用塗布液(固形分濃度:21質量%)を調製した。
次いで、このアルミニウム製パイプを315℃のオーブンに1時間入れた後、オーブンから取り出した。アルミニウム製パイプの外面に形成された樹脂フィルムをパイプから抜き取り、厚さ0.08mmの無端のベルト基材(無端ベルト)を得た。
(蛇行抑制部材の作製)
蛇行抑制部材を作製する材料として、厚さ1mmのポリエステルエーテルエラストマーを用いた。
蛇行抑制部材の幅を5mm、長さは無端ベルトの一端部の内周面のほぼ全周にわって貼り付けられる長さとし、無端ベルトに接着させる面(接着面)にはブラスト処理により、接着面以外の三面にはサンドペーパー処理によってそれぞれ摩擦係数を調整して蛇行抑制部材1を作製した。なお、ブラスト処理及びサンドペーパー処理は、それぞれ以下のようにして行った。
特開2004−246124で紹介している湿式ブラスト処理を用いて、材料表面にアルミナ粒子を衝突させ、狙いの摩擦係数のサンプルを得た。
−サンドペーパー処理−
材料表面を#400〜#2000のサンドペーパーで研磨して、狙いの摩擦係数のサンプルを得た。
作製した蛇行抑制部材1の無端ベルトに接着させる接着面に対し、弾性接着剤としてセメダイン(株)製のアクリル変性シリコンポリマーを主成分とするスーパ−XNo8008を20μmの厚さで塗布した。
次いで、弾性接着剤を塗布した蛇行抑制部材1の接着面を無端ベルトの幅方向一端部の内周面側に向けて周方向に沿って配置し、0.03MPaの圧力で加圧して接着させることで蛇行抑制部材付き転写ベルトを作製した。
(蛇行抑制部材の作製)
実施例1における蛇行抑制部材の作製において、長手方向の面の摩擦係数を表1に示すように調整したこと以外は実施例1と同様にして蛇行抑制部材2乃至7を作製した。
なお、摩擦係数を0.5以上0.7以下に調整する場合はサンドペーパー処理を行い、摩擦係数を0.7より大きくする場合はブラスト処理を行ない、それぞれブラスト材(アルミナ粒子)の粒径、サンドペーパーの番手、各処理時間によって摩擦係数を調整した。
実施例1における蛇行抑制部材付き転写ベルトの作製において、蛇行抑制部材を表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして蛇行抑制部材付き転写ベルトを作製した。
<プリント試験>
各例で作製した蛇行抑制部材付き転写ベルトを、富士ゼロックス社製 ApeosPortIV C5575改造機に中間転写ベルトとして組み込み、A4ヨコ用紙に1000000枚プリントを行った。
それぞれ1000000枚目のプリントについて顕微鏡により画質(色ずれ、色抜け)を確認し、下記基準で評価した。
A:色ずれの最大値が50μm以下で、色抜けが発生していない。
B:色ずれの最大値が50μm超、又は、色抜けが発生。
また、1000000枚プリント後、装置から中間転写ベルトを取り外し、蛇行抑制部材の無端ベルトからの剥がれ、蛇行抑制部材の蛇行抑制部材ガイドとの接触部における摩耗、無端ベルトの破断の発生について、それぞれ下記の基準で評価した。
なお、蛇行抑制部材の摩耗量は、蛇行抑制部材の長手方向の3箇所における幅方向の長さをプリント試験開始前とプリント試験後でそれぞれ測定して差を求め、平均値を摩耗量とした。また、蛇行抑制部材の無端ベルトからの剥がれと無端ベルトの破断の発生は目視にて確認した。
A:蛇行抑制部材の無端ベルトからの剥がれは無かった。
B:蛇行抑制部材の接着面の一部で無端ベルトからの剥がれが生じていた。
A:蛇行抑制部材ガイドとの接触部における摩耗量が5μm未満である。
B:蛇行抑制部材ガイドとの接触部における摩耗量が5μm以上50μm未満である。
C:蛇行抑制部材ガイドとの接触部における摩耗量が50μm以上である。
A:無端ベルトの破断は無かった。
B:無端ベルトの一部で(亀裂)が生じていた。
一方、蛇行抑制部材のガイド接触面の摩擦係数が0.7を超える場合は、蛇行抑制部材から摩耗粉が多量に発生して転写ベルトに付着したことが色抜けの原因となったと考えられる。さらに、蛇行抑制部材のガイド接触面の摩擦係数が1.2を超えると、支持ロール等で屈曲させた際の無端ベルトの凹みが顕在化し、屈曲の繰り返しによりベルトの破断が発生したと考えられる。
また、蛇行抑制部材のロール接触面の摩擦係数が0.5未満の場合は、蛇行抑制部材ガイドに蛇行抑制部材が乗り上げ、無端ベルトに凸状の屈曲面が発生し、屈曲の繰り返しによりベルトの破断が発生したと考えられる。
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
3 露光装置(静電潜像形成手段の一例)
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 1次転写ロール(転写手段の一部)
6Y、6M、6C、6K クリーニング装置
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(無端ベルトの一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 2次転写ロール(転写手段の一部)
30 中間転写体クリーニング装置
50 蛇行抑制部材
50A 接着面
50B,50C,50D 接着面以外の長手方向の面
60 転写ベルト
62 ベルト基材(無端ベルト)
70 転写ユニット
72 支持ロール
74 支持ロール本体
76 蛇行抑制部材ガイド
78 シャフト
86 蛇行抑制部材ガイド
Claims (5)
- 無端状のベルト基材に接着させる、摩擦係数が0.8以上1.2以下である接着面と、
前記接着面以外の長手方向に、ポリエステルエラストマーを含んで形成され、且つ、摩擦係数が0.5以上0.7以下の研磨された領域と、
を有する蛇行抑制部材。 - 前記接着面以外の長手方向の全面が、前記摩擦係数が0.5以上0.7以下の研磨された領域である請求項1に記載の蛇行抑制部材。
- 無端状のベルト基材と、
前記ベルト基材の幅方向の少なくとも一端部において周方向に沿って前記接着面が接着して配置された請求項1又は請求項2に記載の蛇行抑制部材と、
を含む転写ベルト。 - 請求項3に記載の転写ベルトと、
前記蛇行抑制部材の前記摩擦係数が0.5以上0.7以下の研磨された領域と接触して前記転写ベルトの幅方向の移動を抑制する少なくとも1つのロールを含み、前記転写ベルトを回転可能に支持する複数のロールと、
を備えた転写ユニット。 - 電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
請求項3に記載の転写ベルト、及び、前記蛇行抑制部材の前記摩擦係数が0.5以上0.7以下の研磨された領域と接触して前記転写ベルトの幅方向の移動を抑制する少なくとも1つのロールを含み、前記転写ベルトを回転可能に支持する複数のロールを有し、前記電子写真感光体の表面に形成された前記トナー像を前記転写ベルトを介して記録媒体の表面に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置。
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