(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電剤としてカーボンブラックが配合されてなる導電性ベース層を備えた画像形成装置に用いられるシームレスベルトであって、
上記導電性ベース層は、体積固有抵抗値１０４Ω・ｃｍ以上１０１０Ω・ｃｍ以下の導電性とされ、
上記導電性ベース層を構成する主要ポリマーが、ポリエステル−ポリエーテルであると共に、電子線照射によって高剛性とされ、２．０ｋｇｆ／ｃｍ２負荷時のベルトスピードの位相遅れ率が２．８％以下であることを特徴とするシームレスベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式又は静電印刷方式にて画像形成を行う画像形成装置に用いられる、中間転写ベルト、搬送ベルト、転写ベルト、定着ベルト、現像ベルト等の、導電性のシームレスベルトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
中間転写ベルトが用いられた電子写真方式の画像形成装置で画像を形成する場合、まず感光ドラム上に静電潜像が形成される。次いで、感光ドラム上にトナーが供給され、トナー像が形成される。このトナー像は感光ドラムから中間転写ベルトに一旦転写され、さらに中間転写ベルトから紙等の被印刷体に転写されて定着される。こうして、所望の画像が印刷される。中間転写ベルトは、トナー像の転写機構上、導電性とされている。
【０００３】
この画像形成装置において中間転写ベルトが伸び等の歪みを起こすと、中間転写ベルト上のトナー像が乱れ、静電潜像を被印刷体上に正確に再現させることができなくなってしまう。特に、カラー印刷においては、ブラック、マゼンダ、シアン及びイエローの４色のトナーが用いられるので、中間転写ベルトの伸びによって各トナーの位置がずれ、色ムラ、画像ムラ等が生じやすい。
【０００４】
この問題を解決するため、ポリエステル−ポリエーテル、ポリフッ化ビニリデン、ポリカーボネート等の高剛性樹脂からなる中間転写ベルトが提案され、賞用されてきた。高剛性樹脂を用いると中間転写ベルトの伸びを抑えることができ、従って色ムラ等の発生を抑えることができるからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの高剛性樹脂からなる中間転写ベルトであっても、未だ伸びの抑制は十分とは言えない。特に近年、印刷スピードの高速化に伴って感光ドラムと中間転写ベルトとの接触によって生じる負荷が高まり、これにより中間転写ベルトが伸びて駆動軸の回転スピードに対する中間転写ベルトの回転スピードが低下し、色ムラ等が発生してしまう現象が見られるようになってきた。さらに高剛性で、高速印刷においても伸びが抑制される中間転写ベルトが望まれているのが実状である。
【０００６】
同様の問題は、中間転写ベルトのみならず、画像形成装置中の他の導電性シームレスベルトにも見られる。例えば搬送ベルトが高速印刷中に伸びてしまうと、搬送ベルトによって感光ドラムに供給される紙のスピードが不安定となり、この紙上に転写されるトナーの位置が乱れて色ムラ等が発生してしまう。
【０００７】
本発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、高剛性であって、高速印刷においても伸びにくく、従って良好な画像を得ることができるシームレスベルトを提供することをその目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、  導電剤としてカーボンブラックが配合されてなる導電性ベース層を備えた画像形成装置に用いられるシームレスベルトであって、
上記導電性ベース層は、体積固有抵抗値１０４Ω・ｃｍ以上１０１０Ω・ｃｍ以下の導電性とされ、
上記導電性ベース層を構成する主要ポリマーが、ポリエステル−ポリエーテルであると共に、電子線照射によって高剛性とされ、２．０ｋｇｆ／ｃｍ２負荷時のベルトスピードの位相遅れ率が２．８％以下であることを特徴とするシームレスベルトを提供している。
【００１０】
本発明のシームレスベルトでは、導電性ベース層が電子線の照射を受けているので、この導電性ベース層に用いられるエラストマー材料の架橋密度又は結晶化率が高まり、導電性ベース層の剛性が高い。よって、高速印刷においても伸びが抑えられ、良好な画像を得ることができる。照射される電子線の量は２メガラッド以上１０メガラッド以下が好ましく、２メガラッド以上６メガラッド以上が特に好ましい。電子線の量が上記範囲未満であると、導電性ベース層の剛性が十分に高くなくなっていないことがある。逆に、電子線の量が上記範囲を超えると、導電性ベース層の剛性向上の効果が頭打ちとなって不経済となってしまうことがある。
【００１１】
導電性ベース層を構成する主要ポリマーは、ポリエステル−ポリエーテルであり、合成樹脂、ゴム、熱可塑性エラストマー等のポリマーを配合しても良い。
これらのポリマーのなかでも、最終的な剛性をより高めるという目的で、電子線照射を受けていない段階から比較的高剛性であるものが好適に用いられる。具体的には、後に詳説する２．０ｋｇｆ／ｃｍ２負荷時のベルトスピードの位相遅れ率が２．８％以下のポリマーが好ましく、耐疲労性を考慮して、ポリエステル−ポリエーテル或いはこのガラス繊維補強物が挙げられる。上記主要ポリマー以外のポリマーは、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ），ポリイミドおよびこれらのガラス繊維あるいはカーボン繊維により補強されたポリマー等が挙げられる。
【００１２】
導電性ベース層に熱可塑性樹脂を用いる場合、その融点は１６０℃以上２５０℃未満が好ましい。その理由は、１６０℃未満の材料では剛性が得られにくく、使用条件（高温）によってはベルトが変形してしまう場合がある。また、２５０℃を越えると押し出し条件の設定が困難でフィルムの成形が難しいことによる。
【００１３】
導電性ベース層は、前述のポリマーにカーボンブラック等の導電剤が分散されることによって導電性とされている。導電性ベース層の体積固有抵抗値は、１０４Ω・ｃｍ以上１０１０Ω・ｃｍ以下とされる。これによって導電性ベース層を帯電させることができ、例えばマイナス電荷に帯電している際にはプラス電荷のトナーを引き寄せることが可能となる。導電性ベース層に導電性を付与する手段としては、この導電剤の分散の他、イオン導電性ポリマーの利用、イオン導電性ポリマーと導電剤との併用等が挙げられる。
【００１４】
導電性ベース層の厚みは１００μｍ以上５００μｍ以下が好ましく、１２０μｍ以上３５０μｍ以下が特に好ましい。厚みが上記範囲未満であると、シームレスベルトの強度が不足し、耐久性が低下してしまうことがある。逆に、厚みが上記範囲を超えると、駆動軸及び従動軸に沿いにくくなってしまうことがある。
【００１５】
本発明のシームレスベルトは、導電性ベース層単体から構成されてもいいが、導電性ベース層の表側面に誘電層を備えてもよい。誘電層により、導電性ベース層の帯電時の電荷を高くすることができ、トナーを引き寄せる力を強くすることができる。誘電層には、例えばポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミドおよびこれらにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ，所謂テフロン）の粉末を混合分散したもの等が用いられる。
誘電層の表面抵抗値は１０10Ω・ｃｍ以上１０14Ω・ｃｍ以下とされるのが好ましく、１０11Ω・ｃｍ以上１０13Ω・ｃｍ以下とされるのが特に好ましい。表面抵抗値が上記範囲未満であると、電荷を十分には帯電できなくなってしまうことがある。逆に、表面抵抗値が上記範囲を越えると、静電潜像を正確に再現させるのが困難となってしまうことがある。誘電層の厚みは１０μｍ以上４０μｍ以下とされるのが好ましく、１５μｍ以上３０μｍ以下とされるのが特に好ましい。厚みが上記範囲未満であると、電荷を十分には帯電できなくなってしまうことがある。逆に、厚みが上記範囲を越えると、耐久性が不十分となってしまうことがある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明を詳説する。
図１は、本発明の一実施形態のシームレスベルト１が示された斜視図である。このシームレスベルト１の全体形状は略円筒状とすることができるが、シームレスベルト１は可撓性に富んでいるので自重等で自在に変形し、種々の形状をとり得るものである。図１では、２つの軸間に張設された場合が想定された全体形状（すなわち、進行方向に沿った断面が略長円形状）が示されている。このシームレスベルト１の寸法は用途に応じて適宜決定されるが、一般的には円筒としたときの外周直径が１００ｍｍから３００ｍｍ程度、幅（図１において両矢印Ｗで示される）が５０ｍｍから２００ｍｍ程度とされる。
【００１７】
図２は、図１のシームレスベルト１のII−II線に沿った断面図である。図２において上側が表側であり、下側が裏側である。このシームレスベルト１は、導電性ベース層３と誘電層５とから構成されている。導電性ベース層３は、例えば合成樹脂にカーボンブラック等の導電剤が配合された樹脂組成物を円筒状に押し出し、これを所定幅に裁断（いわゆる輪切り）することによって、図１に示されるように無端状に形成されている。誘電層５は、導電性ベース層３の表側面に、例えばポリウレタン等を塗装することによって形成されている。
【００１８】
導電性ベース層３は、電子線照射によってその剛性が高められている。電子線の照射方法としては、例えば金属製筒体をシームレスベルト１に内挿し、これを回転させながらコンベアベルトで搬送し、金属製筒体の軸方向両側に位置する照射装置から電子線を照射する方法を採用することができる。金属製筒体を用いることにより、電子線を均一にシームレスベルト１に照射することができ、また、シームレスベルト１の折れ曲がりや歪みを防止することができる。誘電層５を備えたシームレスベルト１の場合、誘電層５が積層される前の導電性ベース層３のみの段階で電子線が照射されてもいいし、誘電層５が積層された後の段階で電子線が照射されてもよい。また、一度で全量の電子線が照射されてもいいが、複数回に分散して少量ずつの電子線が照射されてもよい。複数回に分散して電子線を照射することによって、シームレスベルト１の全面に渡って均一な電子線照射が施される。
【００１９】
図３は、図１のシームレスベルト１を中間転写ベルトとして用いた画像形成装置が示された模式図である。この画像形成装置では、シームレスベルト１は、１つの駆動軸９と、この駆動軸９よりも小径の２つの従動軸１１、１１との間に張設されており、図３中矢印Ａで示される方向に回転している。
【００２０】
この画像形成装置で印刷を行うには、まず感光ドラム１３上に静電潜像が形成され、ここにトナー供給手段（図示されず）から電荷を備えたトナーが供給される。次に、この感光ドラム１３と第一転写ローラ１５との間を通過するシームレスベルト１に感光ドラム１３上のトナーが転写される。次に、給紙機構１７から被印刷体である紙１９が供給される。そして、この紙１９がシームレスベルト１と第二転写ローラ２１との間を通過する際に、シームレスベルト１上のトナーが紙１９に転写される。このトナーは定着手段（図示されず）によって定着され、印刷が完了する。図３では１つの感光ドラム１３のみが示されているが、カラー印刷の場合は各色のトナーに応じて４つの感光ドラム１３がタンデムに配設される。そして、ブラック、マゼンダ、シアン及びイエローの４色のトナーがシームレスベルト１上に転写される。
【００２１】
このシームレスベルト１は、前述のように電子線照射によって剛性が高められた導電性ベース層３（図２参照）を備えているので、高速回転中に感光ドラム１３等と接触して負荷がかかってもほとんど伸びることがない。従って、駆動軸９の回転スピードに対するシームレスベルト１の回転スピードが低下することがない。よって、トナーの位置ズレ等による色ムラ等が発生しにくい。
【００２２】
図４は、図１のシームレスベルト１を搬送ベルトとして用いた画像形成装置が示された模式図である。この画像形成装置では、シームレスベルト１は、同径の３つの駆動軸２１、２１、２１間に張設されており、図４中矢印Ｂで示される方向に回転している。
【００２３】
この画像形成装置で印刷を行うには、まず感光ドラム２３上に静電潜像が形成され、ここにトナー供給手段（図示されず）から電荷を備えたトナーが供給される。次に、給紙機構２５から被印刷体である紙２７が供給される。そして、この紙２７がシームレスベルト１と感光ドラム２３との間を通過する際に、感光ドラム２３上のトナーが紙２７に転写される。このトナーは定着手段（図示されず）によって定着され、印刷が完了する。カラー印刷の場合は、ブラック、マゼンダ、シアン及びイエローの４色のトナーが感光ドラム２３上に供給され、紙２７に転写される。
【００２４】
このシームレスベルト１は前述のように電子線照射によって剛性が高められた導電性ベース層３（図２参照）を備えているので、高速回転中に感光ドラム２３等と接触して負荷がかかってもほとんど伸びることがない。従って、駆動軸２１の回転スピードに対するシームレスベルト１の回転スピードが低下することがない。よって、感光ドラム２３へ供給される紙２７のスピードが一定に保たれ、この紙２７に転写されるトナーの位置がずれることが抑えられる。従って、色ムラ等が発生しにくいのもである。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明の効果を明らかにするが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきものではないことはもちろんである。
【００２６】
［実験１  ペルプレン９０ＢＤを用いた実験］
［実施例１］
ポリエステル−ポリエーテル（東洋紡社の商品名「ペルプレン９０ＢＤ」）１００重量部と、カーボンブラック（電気化学工業社の商品名「アセチレンブラック」）２０重量部とからなる樹脂組成物を円筒状に押し出して裁断し、導電性ベース層を形成した。この導電性ベース層の外周直径は２００ｍｍ、幅Ｗは１００ｍｍであった。この導電性ベース層に金属製筒体を内挿し、日新電機株式会社の電子線照射装置にて電子線を照射して、実施例１のシームレスベルトを得た。電子線の照射量は、約４メガラッドであった。
【００２７】
［実施例２及び比較例１］
電子線照射を２度行い、電子線の照射量を約８メガラッドとした他は実施例１と同様にして、実施例２のシームレスベルトを得た。また、電子線照射を全く行わなかった他は実施例１と同様にして、比較例１のシームレスベルトを得た。
【００２８】
［各シームレスベルトの評価］
［位相遅れ率の測定］
こうして得られた各実施例及び比較例のシームレスベルトを、位相遅れ率評価に供した。まず、図５に示されるように直径１５ｍｍの駆動軸２９と従動軸３１との間にシームレスベルト１を配設した。そして、従動軸に重量１０ｋｇの錘３３をつり下げて、シームレスベルト１に張力をかけた。次に、駆動軸２９を矢印Ｃで示される方向に回転させた。回転速度は、周速が６０ｍｍ／ｓとなるように調節した。この状態で従動軸３１の回転数を測定した。さらに、パウダーブレーキモーターによって従動軸３１に負荷をかけた場合の回転数も測定した。負荷は、０．５ｋｇｆ／ｃｍ２、１．０ｋｇｆ／ｃｍ２、１．５ｋｇｆ／ｃｍ２、２．０ｋｇｆ／ｃｍ２及び２．５ｋｇｆ／ｃｍ２の５段階とした。負荷がかかっていない場合の回転数をＲ１とし、負荷がかかった場合の回転数をＲ２としたとき、下記数式
（（Ｒ１−Ｒ２）／Ｒ１）×１００      （％）
で表される値を位相遅れ率とした。なお、測定は、室温２３℃、湿度５５％の条件下で行った。この測定結果が、下記の表１及び図６に示されている。
【００２９】
［引張試験］
各実施例及び比較例のシームレスベルトを３号ダンベル状に打ち抜いて、ＪＩＳ−Ｋ−６３０１に準拠した引張試験に供した。引張速度は、５０ｍｍ／ｍｉｎとした。１０％伸び時の引張応力（Ｍ１０）及び１００％伸び時の引張応力（Ｍ１００）の値が、下記の表１に示されている。
【００３０】
［幅２０ｍｍＰＳの測定］
上記ＰＳ（パーマネントセット＝永久歪）は、電子線照射処理によって架橋が行われているか否かの指標になり、効果的な電子線照射が行われていれば、ＰＳが小さくなる傾向にある。
各実施例及び比較例のシームレスベルトを１号ダンベル状に打ち抜いて、厚さ２００μｍとしたサンプルに、１０％の初期伸長歪みをかけ、歪み一定で放置しておく。３０分後に歪みを解放した段階で、何％の残留歪みが残っているかを伸長率で調べた。即ち、１００→１０１．５になると、１．５％として、この結果が下記の表１に示されている。
【００３１】
【表１】
0003821600.tif 000002
【００３２】
表１及び図６において、各実施例のシームレスベルトの位相遅れ率は、比較例１のシームレスベルトの位相遅れ率よりも小さくなっている。これは、各実施例のシームレスベルトが電子線照射によって高剛性となっており、負荷がかかってもほとんど伸びないためである。この効果は、特に電子線が８メガラッド照射された実施例２のシームレスベルトにおいて顕著である。このように伸びにくいシームレスベルトは、このシームレスベルト上に転写されるトナーの位置がずれてしまったり、感光ドラムに供給する紙のスピードが変化してしまったりしにくい。従って、色ムラ等の画像の乱れが生じにくい。この実験結果より、本発明の優位性が確認できた。
【００３３】
［実験２  ハイトレル２４７４Ｂを用いた実験］
［実施例３］
ポリエステル−ポリエーテル（東レ・デュポン社の商品名「ハイトレル２４７４Ｂ」）１００重量部と、カーボンブラック（電気化学工業社の商品名「アセチレンブラック」）２０重量部とからなる樹脂組成物を用いた他は実施例１と同様にして、導電性ベース層を形成した。この導電性ベース層に、実施例１と同様にして電子線を照射し、実施例３のシームレスベルトを得た。電子線の照射量は、約４メガラッドであった。
【００３４】
［実施例４、実施例５及び比較例２］
電子線照射を２度行い、電子線の照射量を約８メガラッドとした他は実施例３と同様にして、実施例４のシームレスベルトを得た。また、電子線照射を４度行い、電子線の照射量を約１６メガラッドとした他は実施例３と同様にして、実施例５のシームレスベルトを得た。さらに、電子線照射を全く行わなかった他は実施例３と同様にして、比較例２のシームレスベルトを得た。
【００３５】
［各シームレスベルトの評価］
こうして得られた各実施例及び比較例のシームレスベルトを、実験１と同様にして位相遅れ率測定、引張試験及び幅２０ｍｍＰＳの測定に供した。さらに、各シームレスベルトの、１０％伸張×３０分、温度２２℃における正接損失（Ｔａｎδ）を測定した。これらの結果が、下記の表２及び図７に示されている。
【００３６】
【表２】
0003821600.tif 000003
【００３７】
表２及び図７において、各実施例のシームレスベルトの位相遅れ率は、比較例２のシームレスベルトの位相遅れ率よりも小さくなっている。これは、各実施例のシームレスベルトが電子線照射によって高剛性となっており、負荷がかかってもほとんど伸びないためである。このように伸びにくいシームレスベルトは、このシームレスベルト上に転写されるトナーの位置がずれてしまったり、感光ドラムに供給する紙のスピードが変化してしまったりしにくい。従って、色ムラ等の画像の乱れが生じにくい。この実験結果より、本発明の優位性が確認できた。なお、図７より、ハイトレル２４７４Ｂを用いたシームレスベルトでは電子線の照射量は４メガラッドで十分であり、これ以上の量の電子線を照射しても剛性向上の効果が頭打ちとなることも確認できた。
【００３８】
以上、中間転写ベルト又は搬送ベルトとして用いられる場合を例にとり本発明のシームレスベルトを説明したが、高剛性で伸びにくい本発明のシームレスベルトは、転写ベルト、定着ベルト、現像ベルト等の、電子写真方式又は静電印刷方式にて画像形成を行う画像形成装置における種々のベルトに適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のシームレスベルトによれば、高い剛性を達成することができ、高速印刷時の伸びを抑えることができる。従って、色ムラ等の画像の乱れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態のシームレスベルトが示された斜視図である。
【図２】  図１に示されたシームレスベルトのII−II線に沿った断面図である。
【図３】  図１のシームレスベルトを中間転写ベルトとして用いた画像形成装置が示された模式図である。
【図４】  図１のシームレスベルトを搬送ベルトとして用いた画像形成装置が示された模式図である。
【図５】  実施例及び比較例のシームレスベルトの位相遅れ率評価の様子が示された模式図である。
【図６】  実施例及び比較例のシームレスベルトの位相遅れ率評価結果が示されたグラフである。
【図７】  実施例及び比較例のシームレスベルトの位相遅れ率評価結果が示されたグラフである。
【符号の説明】
１          シームレスベルト
３          導電性ベース層
５          誘電層
９、２１    駆動軸
１１        従動軸
１３、２３  感光ドラム
１５        第一転写ローラ
１７、２５  給紙機構
１９、２７  紙
２１        第二転写ローラ
【図１】
0003821600.tif 000004
【図２】
0003821600.tif 000005
【図３】
0003821600.tif 000006
【図４】
0003821600.tif 000007
【図５】
0003821600.tif 000008
【図６】
0003821600.tif 000009
【図７】
0003821600.tif 000010