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発明の名称 画像形成装置及び中間転写ベルト
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−38792
公開日 平成11年(1999)2月12日
出願番号 特願平10−46996
出願日 平成10年(1998)2月27日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】丸島 儀一
発明者 長田 弘行 / 島田 明 / 芦邊 恒徳 / 下條 稔 / 田中 篤志
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 第1の画像担持体及び該第1の画像担持体上に形成されたトナー画像を1次転写され、該転写されたトナー画像を第2の画像担持体上に2次転写する中間転写ベルトを有する画像形成装置において、該中間転写ベルトが非画像形成領域に1010Ω・cm以上の体積抵抗値、0.5kg以上の接着強度及び5%以上の破断伸度を有するテープを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】 中間転写ベルトが非画像形成領域に開口部を有し、テープが少なくとも該開口部を覆っている請求項1記載の画像形成装置。
【請求項3】 テープが1012Ω・cm以上の体積抵抗値を有する請求項1または2に記載の画像形成装置。
【請求項4】 テープが0.75kg以上の接着強度を有する請求項1乃至3のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項5】 テープが10%以上の破断伸度を有する請求項1乃至4のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項6】 テープが100%以上の破断伸度を有する請求項5記載の画像形成装置。
【請求項7】 テープが700〜1500nmのうちのいずれかの波長を有する光に対し、10%以上の透過率を有する請求項2乃至6のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項8】 テープの接着強度Y(kg)と中間転写ベルトの表面層の最大伸びにおける応力Z(kg)の関係が下記式Y≧0.5+Z/5を満足する請求項1乃至7のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項9】 テープがテープ基材と接着剤を有する請求項1乃至8のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項10】 テープが中間転写ベルトに溶着されている請求項1乃至9のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項11】 中間転写ベルトが1×104 〜1×1011Ωの抵抗値を有する請求項1乃至10のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項12】 中間転写ベルトが基層と表面層を有する請求項1乃至11のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項13】 第1の画像担持体が電子写真感光体である請求項1乃至12のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項14】 第1の画像担持体上の形成されたトナー画像を1次転写され、該転写されたトナー画像を第2の画像担持体上に2次転写する中間転写ベルトにおいて、非画像形成領域に1010Ω・cm以上の体積抵抗値、0.5kg以上の接着強度及び5%以上の破断伸度を有するテープを有することを特徴とする中間転写ベルト。
【請求項15】 中間転写ベルトが非画像形成領域に開口部を有し、テープが少なくとも該開口部を覆っている請求項14記載の中間転写ベルト。
【請求項16】 テープが1012Ω・cm以上の体積抵抗値を有する請求項14または15に記載の中間転写ベルト。
【請求項17】 テープが0.75kg以上の接着強度を有する請求項14乃至16のいずれかに記載の中間転写ベルト。
【請求項18】 テープが10%以上の破断伸度を有する請求項14乃至17のいずれかに記載の中間転写ベルト。
【請求項19】 テープが100%以上の破断伸度を有する請求項18記載の中間転写ベルト。
【請求項20】 テープが700〜1500nmのうちのいずれかの波長を有する光に対し、10%以上の透過率を有する請求項15乃至19のいずれかに記載の中間転写ベルト。
【請求項21】 テープの接着強度Y(kg)と中間転写ベルトの表面層の最大伸びにおける応力Z(kg)の関係が下記式Y≧0.5+Z/5を満足する請求項14乃至20のいずれかに記載の中間転写ベルト。
【請求項22】 テープがテープ基材と接着剤を有する請求項14乃至21のいずれかに記載の中間転写ベルト。
【請求項23】 テープが中間転写ベルトに溶着されている請求項14乃至22のいずれかに記載の中間転写ベルト。
【請求項24】 中間転写ベルトが1×104 〜1×1011Ωの抵抗値を有する請求項14乃至23のいずれかに記載の中間転写ベルト。
【請求項25】 中間転写ベルトが基層と表面層を有する請求項14乃至24のいずれかに記載の中間転写ベルト。
【請求項26】 第1の画像担持体が電子写真感光体である請求項14乃至25のいずれかに記載の中間転写ベルト。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置及び中間転写体に関し、特に第1の画像担持体上に形成されたトナー画像を、一旦中間転写体に転写した(1次転写)後に、第2の画像画像担持体上に更に転写する(2次転写)ことによって、画像を得る画像形成装置及び中間転写体に関する。
【0002】
【従来の技術】中間転写体を用いた画像形成装置は、転写ドラム上に張り付けられたまたは吸着された第2の画像担持体上に第1の画像担持体から画像を転写する画像形成装置(特開昭63−301960号公報等)と比較すると、第2の画像担持体である転写材に対し、加工や制御(例えばグリッパーに把持する、吸着する及び曲率を持たせる等)を必要としないため、封筒、ハガキやラベル紙等、薄い紙(40g/m2 紙)から厚い紙(200g/m2 紙)まで、幅の広狭や長さの長短によらず、多種多様な第2の画像担持体を選択することができるという利点を有している。
【0003】このような利点のため、すでに市場においては中間転写体を用いたカラー複写機や、カラープリンター等が稼働している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近は、環境問題やコンピューターのネットワーク化などにより、プリンタの負荷がますます増大しており、プリンタの高速化や高耐久化への要求が高まっている。このような状況の中、樹脂あるいはゴムからなる、従来の中間転写ベルトを、任意の張力で張架して、繰り返し使用した場合、端部において電流がリークし、画像不良が発生することがあった。
【0005】この点を更に詳説すると、感光ドラムは、まず、その回転課程で、1次帯電器により、一様に、所定の極性・電位に帯電処理する必要がある。そこで、この1次帯電器として、接触式の帯電部材や、内ローラー形状のものが、現在、主に用いられているが、このタイプの帯電器は、帯電器と感光体との間のギャップで放電することを利用しているために、感光体に、膜厚が薄い部分があると、その部分の抵抗が低いため、放電が集中し易くなり、その結果、感光体の表面を劣化させ、局部的な削れを発生する。
【0006】特に、この現象は、感光体の端部の非画像領域部分に発生し易い。これは、感光体が、主にディッピングと呼ばれる塗工方法によって作られるためで、感光体の片側の塗り初め部分の膜厚が薄くなることが原因している。更に、プリンターを高速化すると、それに伴って、一次帯電器に流す電流量も増大させる必要があるため、上述の現象が助長されてしまう。
【0007】一方、中間転写ベルトは、樹脂あるいはゴム材などを積層して、所要の特性を発揮するように設計されていて、通常は、均一導電性の確保、リーク防止の点から、低抵抗の導電性弾性層の上に、その弾性層より高抵抗な最外層を備えた構成となっている。しかし、プリンターの高速化や長期間の使用により、強度的に弱い端部(非画像領域部分)において、中間転写ベルトの、高抵抗な最外層にひび割れを生じ、また、弾性層からの剥がれが発生すると、これが起点となって、更に内部の画像形成領域の部分まで欠陥が広がる恐れがある。
【0008】特に、中間転写ベルトを使用した画像形成装置は、各成分色画像の重ね合わせズレ(色ズレ)を防止するため、ベルトに、何らかの位置検出手段を設けることが多く、例えば、中間転写ベルトの非画像形成領域に穴を開け、そこに光を透過させることで、位置を光センサーで検出する方法があるが、このために、穴明け部分周辺の強度が低下し、長期間の使用により、そこでの最外層のひび割れ、弾性層からの剥がれなどが発生し、低抵抗の導電性弾性層が露出する危険性がある。
【0009】そして、このベルト端部の最外層のひび割れや剥がれなどが発生した位置と、感光体における局部的な削れ(非画像形成領域部分)が発生した位置とが一致すると、中間転写ベルトの弾性層から過剰な電流が流れる。これによって、中間転写ベルトに印加された電圧が降下するので、中間転写ベルトの、感光体の長手方向における接触領域の全域にわたって、十分に転写されない部分ができ、欠陥のある画像になってしまう。更に、感光体の背面電極への過剰電流は、電子写真装置の電気制御系統の誤動作や破損を生じさせる恐れがあった。
【0010】本発明の目的は、上記の課題を解決することのできる中間転写ベルトを用いることで、良好な画像が得られる画像形成装置を提供することにある。即ち、本発明の画像形成装置は、長期に渡り繰り返し使用しても、中間転写ベルトの破損(最外層の弾性層からの剥がれ、ひび割れ)を起こすことがなく、また、これらに起因してリークを発生して画像欠陥を生じることのないのである。
【0011】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、第1の画像担持体及び該第1の画像担持体上に形成されたトナー画像を1次転写され、該転写されたトナー画像を第2の画像担持体上に2次転写する中間転写ベルトを有する画像形成装置において、該中間転写ベルトが非画像形成領域に1010Ω・cm以上の体積抵抗値、0.5kg以上の接着強度及び5%以上の破談伸度を有するテープを有することを特徴とする画像形成装置である。
【0012】また、本発明は、上記画像形成装置に用いられる中間転写ベルトである。
【0013】樹脂またはゴムからなる中間転写ベルトの非画像形成領域である端部、または端部に形成された開口部にテープを設けることにより、その補強効果が期待できる。しかし、本発明者らが、様々な種類のテープを非画像領域に貼り付けた中間転写ベルトを試作し、検討を行なったところ、テープの特性によっては、満足の行く結果が得られない場合があった。そこで、本発明者らは、この点について鋭意、検討した結果、テープの抵抗、接着強度、破断伸度が重要な因子であることを見い出し、この点を上述のように、特定したのである。
【0014】つまり、テープの体積抵抗を1010Ω・cm以上、接着強度を0.5kg以上、破断伸度を5%にすることによって、中間転写ベルトの機械的強度、耐久性、耐圧性を向上させることができるのである。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明においては、テープ基材を中間転写ベルトの好ましくはトナー画像担持面に接着剤を介して接着する、あるいは接着剤を用いずに溶着する。
【0016】本発明におけるテープとは、接着剤を用いる場所は、テープ基材と接着剤のことをいい、接着剤を用いない場合はテープ基材のことをいう。
【0017】テープが接着あるいは溶着される場合は、端部のような画像を形成しない非画像形成領域である。テープが覆う領域は、端部全域でも一部分でも良いが、端部に開口部がある場合は、テープが少なくとも開口部を覆っていることが好ましい。
【0018】テープの体積抵抗値は、1010Ω・cm以上、好ましくは1012Ω・cm以上である。1010Ω・cm未満であると、耐圧性能が不十分となるからである。この観点からは、本発明においては、テープの体積抵抗値が高ければ高い程好ましいが、高精度に測定できる限界は1017Ω・cm程度である。
【0019】なお、本発明におけるテープの体積抵抗値は、抵抗測定器(ハイレスタ:三菱油化製の抵抗測定器:100Vの印加で5秒後の値)を用いて測定した値である。
【0020】接着強度(接着剤を用いる場合は、中間転写体と接着剤との間、接着剤と基材との間の、いずれか小さい方)は0.5kg以上、好ましくは、0.75kg以上である。0.5kg未満であると、接着性が不十分であり、使用途中で、剥がれることがあるからである。この観点からは、本発明においては、接着強度は大きければ大きい程好ましいが、生産性や材料の耐熱性の点から、5kg以下であることが好ましい。
【0021】なお、接着強度は、下記に基づいて測定した値である。
【0022】(1)中間転写ベルトを25mm幅、長さ100mmに切断する。
【0023】(2)上記ベルトサンプルに25mm幅、長さ200mmに切断したテープを、その長さ方向の一端を揃えた状態で、実際に用いる場合と同じ条件で接着させる。
【0024】(3)テープの遊びの部分を180°反対方向に折り返し、引張試験機(TENSILON RTC−1250A、ORIENTEC製)にて、ベルトを下部つかみ、テープを上部つかみに挟み、毎分50mmの速さで引き剥がす。そして、引き剥がし始めてから、20mmを剥がした時点から80mmまでの間の力の平均値を求める。
【0025】破断伸度は5%以上、好ましくは10%以上、更に好ましくは100%以上である。5%未満の場合には、ベルトを任意の張力で張架した時の伸びに追従できず、剥離、あるいは破断してしまうという問題があるからである。この観点からは、本発明においては、破断伸度は大きければ大きい程好ましいが、伸び過ぎてテープがたるみ易くなるという点から、1000%以下であることが好ましい。
【0026】なお、破断伸度はASTM D638に基づいて測定した値である。
【0027】本発明のテープの基材としては、例えば、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、ニトリルゴム(NBR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、イソプレンゴム(IR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリルゴム(ACM)、シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料や、例えば、ポリスチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアミド系の熱可塑性エラストマーやポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体(スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体及びスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等)、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体(スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等)、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂(スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体)、メタクリル酸メチル樹脂、メタクリル酸ブチル樹脂、アクリル酸エチル樹脂、アクリル酸ブチル樹脂、変性アクリル樹脂(シリコーン変性アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂変性アクリル樹脂、アクリル・ウレタン樹脂等)、塩化ビニル樹脂、スチレン酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリ塩化ビニリデン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂及びポリビニルブチラール樹脂、ポリアミド樹脂、変性ポリフェニレンオキサイド樹脂等の樹脂のシートを用いることができる。
【0028】接着剤としては、例えば、熱硬化性樹脂系(エポキシ樹脂系、フェノール樹脂系)、熱可塑性樹脂系(ポリ酢酸ビニル系、ポリアミド系)、ゴム系(シリコンゴム系、ポリウレタンゴム系)、複合系(ゴム/フェノール系、エポキシ/ナイロン系)等の溶液系、エマルジョン系、感圧系、再湿系、重縮合系、フィルム状、ホットメルトのものを、中間転写ベルト、基材との接着強度を考慮して、適宜選択して用いることができる。
【0029】テープの中間転写ベルトの貼り付け方法は、特に限定されるものではないが、例えば、筒状の金型などに中間転写ベルトを被せ、その上に、液状の接着剤を塗布した基材を押し当てて、あるいは、フィルム状接着剤を、基材と中間転写ベルトとの間に挟んで、所定の接着条件で、貼り付ければ良い。
【0030】接着剤を用いない接着方法としては、例えば下記の方法がある。
【0031】(1)テープ及び中間転写ベルト表面層のいずれかを溶かして接着する。
【0032】(2)テープ及び中間転写ベルト表面層の両方を溶かして接着する。
【0033】材料を溶かす手段としては、良溶媒を塗布する、シーラー、超音波ウェルダー等を用いて軟化点温度以上に加熱する等が挙げられ、これによりテープ及び中間転写ベルト表面層の一方、あるいは両方を溶かして貼り合わせる。
【0034】なお、より接着性が要求される場合には、テープ基材は中間転写ベルトの表面層に用いられている樹脂と同質な材料を選択することが好ましい。
【0035】同質の材料とは、樹脂及びゴム分類上の同一系であるということである。樹脂系としては、ウレタン系、エポキシ樹脂系、ケイ素樹脂系、不飽和ポリエステル系、フッ素樹脂系、ポリアミド系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、塩化ビニル系、塩化ビニリデン系、ポリスチレン系、メタクリル樹脂系、ポリカーボネート系、ポリアセタール系等が挙げられ、例えば、ウレタン系の場合は、ウレタン系の特徴であるウレタン結合を分子中に有していれば、同質とみなすことができる。また、ゴム系としては、ウレタンゴム系、スチレン−ブタジエンゴム系、ハイスチレンゴム系、ブタジエンゴム系、イソプレンゴム系、エチレン−プロピレン共重合体系、ニトリルブタジエンゴム系、クロロプレンゴム系、ブチルゴム系、シリコーンゴム系、フッ素ゴム系、ニトリルゴム系、アクリルゴム系、エピクロルヒドリンゴム系、ノルボルネンゴム系等が挙げられる。このように、樹脂やゴムの分類上同一系のものであれば、同質の材料とみなすことができる。
【0036】テープの中間転写ベルトへの貼り付け方法は、特に限定されるものではないが、例えば、シーラー、ウェルダー等を用い、中間転写ベルトを筒状の金型等に被せた状態で、その上にテープをのせ、所定の条件で溶着する。
【0037】上述した通り、液状接着剤、ホットメルト系接着剤等を用いる接着系、接着剤を用いない溶着系、いずれでも接着できる。
【0038】ただし、より高耐久性が要求される場合には、溶着系の方が、接着系より好ましい。その理由としては、接着系では、長期の使用により、接着剤層の劣化等によりベルト表層/接着剤層間、接着剤層/テープ間での界面破壊、接着剤層の凝集破壊で、テープがベルトから剥離する場合が起こり得るが、溶着系では、テープと表面層とが一体化、あるいはより高強度で接着しているため、剥離の危険性が極めて小さいためである。
【0039】テープの厚みは任意であるが、好ましい範囲としては、10〜1000μmである。テープの厚さが10μm未満であると、補強効果、耐圧性向上の効果が小さくなり易くなり、また、1000μmより厚いと、テープ貼り付け部(非画像領域)と非貼り付け部(画像領域)との段差が大きくなり易くなる。
【0040】前述のように、中間転写ベルト20の端部に光センサーを利用した位置検出を目的とした開口部を設け、該開口部53をテープ50が覆う場合(図7)、テープ50は、センサーが正常に作動するような、使用波長における光透過性が必要である。
【0041】具体的には、700〜1500nmでの、いずれかの波長を有する光の透過率が10%以上であることが好ましく、特には、20%以上であることが好ましい。10%未満の場合には、センサーが正常に作動せず、安定かつ正確な位置検出が困難であるからである。なお、ここで、700〜1500nmの内、いずれかの波長を有する光の透過率が10%以上であるということは、図8に示すように、一部10%未満の透過率であるところがあっても、いずれかの波長で10%以上の透過率を有していれば良いということであって、その波長領域に主波長を有する赤外光を用いた検出手段を採用することで、安定かつ正確な位置検出が可能となる。
【0042】透過率は、日立製作所製U−3400大型試料室積分球付属装置を用いて測定した。
【0043】また、本発明においては、前記接着強度Y(kg/25mm幅)と中間転写ベルトの表面層の最大伸びにおける応力Z(kg)が下記式を満たすことが好ましい。
【0044】Y≧0.5+Z/5テープの伸び応力が大きい場合には、中間転写ベルトを任意の張力で張架し引き伸ばした際、テープ、ベルト表面層間の負荷も大きいため、長期使用に耐えうるには、より、強固な接着が必要となる。発明者らが、鋭意検討を行った結果、中間転写ベルトの接着強度と中間転写ベルトの表面層最大伸びにおける応力との間に上記関係が成り立つことが分かった。
【0045】かかる最大伸びは、中間転写ベルトが使用される機種におけるものである。例えば、通常、中間転写ベルトは数本のローラにより張力がかけられるが、中間転写ベルトの表面層の伸びは、最も小さい径を有する(曲率の大きい)ローラとの接点(頂点)において最大に達する。
【0046】伸び応力は、引張試験機でダンベル3号試験片にて、引っ張り速度 50mm/min初期標線間距離 30mmの条件で中間転写ベルトの表面層の最大伸びにおける応力とした。
【0047】図9は、後述の実施例の結果に基づいた接着強度Yと応力Zの関係を示すグラフである。このように、上記式と得られる結果はよく一致する。
【0048】本発明の各物性を達成する方法は、特に限定されるものではなく、テープ基材や接着剤の材質、接着方法、テープの厚さ、更には中間転写ベルトの表面層の材質等を適宜選択すれば良い。
【0049】本発明の中間転写ベルトは、単層でも良いし、例えば基層と表面層を有する積層でも良い。本発明においては、各層に機能を分離できる等の点で、積層であることが好ましい。
【0050】本発明に用いる中間転写ベルトの基層及び表面層に使用されるゴム、エラストマー、樹脂として、例えばゴム、エラストマーとしては、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレンターポリマー、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、アクリロニトリルブタジエンゴム、ウレタンゴム、シンジオタクチック1、2−ポリブタジエン、エピクロロヒドリンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ポリノルボルネンゴム、水素化ニトリルゴム及び熱可塑性エラストマー(例えばポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリエステル系及びフッ素樹脂系)等からなる群より選ばれる1種類あるいは2種類以上を使用することができる。ただし、上記材料に限定されるものではない。
【0051】また、樹脂としてはポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体(スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体及びスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等)、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体(スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体及びスチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等)、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体及びスチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂(スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体)、メタクリル酸メチル樹脂、メタクリル酸ブチル樹脂、アクリル酸エチル樹脂、アクリル酸ブチル樹脂、変性アクリル樹脂(シリコーン変性アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂変性アクリル樹脂及びアクリル・ウレタン樹脂等)、塩化ビニル樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリ塩化ビニリデン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアミド樹脂及び変性ポリフェニレンオキサイド樹脂等からなる群より選ばれる1種類あるいは2種類以上を使用することができる。ただし、上記材料に限定されるものではない。
【0052】本発明に用いる中間転写ベルトの抵抗値を調節するためには導電剤を添加してもよい。導電剤としては特に限定されるものではないが、例えば、カーボン、アルミニウムやニッケル等の金属粉末、酸化チタン等の金属酸化物、4級アンモニウム塩含有ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルアニリン、ポリビニルピロール、ポリジアセチレン、ポリエチレンイミン、含硼素高分子化合物及びポリピロール等の導電性高分子化合物等からなる群より選ばれる1種類あるいは2種類以上を使用することができる。ただし、上記導電剤に限定されるものではない。
【0053】このような各種樹脂、エラストマーゴム等のバインダー中に各種添加剤を混合、分散する方法も適宜公知のものを用いることができる。バインダー成分がゴムまたはエラストマーの場合にはロールミル、ニーダー及びバンバリーミキサー等の装置が用いられ、液状の場合にはボールミル、ビーズミル、ホモジナイザー、ペイントシェイカー、ナノマイザーもしくはそれに類する装置を使用して分散できる。
【0054】中間転写ベルトの基層の上に表面層を設ける方法としては、塗料の塗工、例えばディッピング法、ロールコート法、スプレーコート法、刷毛塗り法や、樹脂フィルム等の接着等があるが、これに限ったものではない。
【0055】中間転写ベルトにおける基層の上に設ける表面層は1層でもよいが、場合によっては2層以上としてもよい。
【0056】本発明に用いられる中間転写ベルトは芯体層を有していることが好ましい。これによって中間転写ベルトの機械的強度が向上し、永久伸びに起因する画像欠陥が全くなくなる。
【0057】本発明における芯体層の役割は、中間転写ベルトの機械的強度の向上にある。芯体層の具体的な形態例としては、図2〜図4に23で示すように、織布状、不織布状、糸状、フィルム状などが考えられる。即ち、芯体層は、必ずしも隙間のない連続した層である必要はない。従って、芯体層には、隙間や凹凸が存在する場合がある。なお、21は基層で、24は被覆層である。
【0058】芯体層を構成する材料は、例えば、綿、絹、麻、羊毛等の天然繊維、キチン繊維、アルギン酸繊維、再生セルロース繊維等の再生繊維、アセテート繊維等の半合成繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、ポリウレタン繊維、ポリアルキルパラオキシベンゾエート繊維、ポリアセタール繊維、アラミド繊維、ポリフロロエチレン繊維、フェノール繊維等の合成繊維、炭素繊維、硝子繊維、ボロン繊維等の無機繊維、鉄繊維、銅繊維等の金属繊維からなる群より、1種あるいは2種以上を選んで用いることができる。勿論、本発明で芯体層に用いられる材料は、上記の材料に限定されるものでない。
【0059】製造のし易さ、製造コストの観点から、上記芯体層の好ましい形態例は、図2及び図3に示したように、織布状あるいは糸状である。なお、糸は1本のフィラメントであっても、複数のフィラメントを撚ったものであっても良く、片撚糸、諸撚糸、双糸等、どのような撚り方であっても良い。また、例えば、上記材料群にて示した材質の繊維を混紡してもよい。更に、場合によっては、糸に適当な導電処理を施して、使用することもできる。
【0060】同じく織布は、例えば、メリヤス織り等、どのような織り方の織布でも使用可能であり、勿論、交織した織布も使用可能である。また、場合によっては、織布に適当な導電処理を施して使用することもできる。
【0061】芯体層の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、筒状に織った織布を金型等に被せ、その上に被覆層を設ける方法、筒状に織った織布を液状ゴム等に浸漬して芯体層の片面あるいは両面に被覆層を設ける方法、糸を金型等に任意のピッチで螺旋状に巻き付け、その上に被覆層を設ける方法等が挙げられる。この場合、芯体層と被覆層をあわせたものが基層である。
【0062】前述のように、本発明の画像形成装置に用いる中間転写ベルトに芯体層を設ける目的は、中間転写ベルトの補強にある。従って、芯体層の厚みは任意であるが、好ましい範囲としては10〜500μmである。芯体層の厚さが10μm未満であると、補強効果が小さくなってしまい易い。また、500μmより厚いと、芯体層の剛直性が増し過ぎ、中間転写ベルトを円滑に駆動することが困難になり易い。
【0063】なお、本発明における芯体層の厚さとは、芯体層が織布あるいは不織布である場合には、中間転写ベルトに成形する以前の状態の織布あるいは不織布を、厚さ測定機TH−102(テスター産業株式会社製)にて測定した値をいう。
【0064】また、芯体層が糸状である場合には、糸の太さを芯体層の厚さとする。糸の太さは中間転写ベルトに成形する以前の状態の糸を上記の厚さ測定機にて測定するものとする。
【0065】更に、芯体層がフィルム状である場合には、フィルムの厚さを上記の厚さ測定機にて測定した値を芯体層の厚さとする。ただし、厚さ測定機にて測定不可能の場合には、中間転写ベルトを厚さ方向に切断し、顕微鏡等で観測した値を芯体層の厚さとする。
【0066】芯体層の形態が上記のいずれにもあてはまらない場合には、中間転写ベルトを厚さ方向に切断し、顕微鏡等で観測した値を芯体層の厚さとする。
【0067】なお、芯体層の上層に設ける被覆層は1層でも良いが、場合によっては、2層以上とすることもできる。特に、芯体層の上層にゴムやエラストマー等の弾性体からなる被覆層(弾性層)を設け、その上に離型性に優れた樹脂等からなる被覆層(最外層)を設けた場合、この弾性層によって、1次転写および2次転写のニップ部が、均一かつ十分に確保され、最外層によって、転写効率(特に、2次転写効率)が向上するので、このような処理は、好ましい。
【0068】芯体層の上層に設ける被覆層の厚さの和は、本発明の基本であるところの、芯体層の厚さ以上であればよいが、厚過ぎると、中間転写ベルトの剛直性が増し、中間転写ベルトを円滑に駆動することが困難になるため、好ましくない。そこで、芯体層の上層に設ける被覆層の厚さの和は、10μm〜1500μmが好ましいことになる。
【0069】中間転写ベルトの厚さは、該ベルトを円滑に駆動するという点では、薄い方が好ましく、また、該ベルトの機械的強度及び柔軟性を損なわないという点では、厚い方が好ましい。具体的には0.1〜2mmが好ましい。また、芯体層の上層に設ける被覆層を設ける場合、最外層の厚さは、その下の被覆層の柔軟性を損なわない程度に薄層にすることが好ましく、具体的には1〜500μm、更には、5〜200μmがより好ましい。
【0070】これら各種層の厚さも上記芯体層と同様にして測定することができる。
【0071】また、本発明においては、中間転写ベルトの抵抗値が高過ぎると、2色目以降の現像剤を1次転写する際に、それ以前に1次転写を終了した現像剤が、第1の画像担持体に戻ってしまい、目的とする色あいの画像が得られなくなってしまい易い。
【0072】また、中間転写ベルトの抵抗値が低過ぎると、1次転写を受けた部分とそうでない部分とで、中間転写ベルトの抵抗値に大きな差ができてしまい易い。すると、2色目以降の現像剤を効率よく転写することができなくなり、矢張り、目的とする色あいの画像が得られなくなるのである。従って、中間転写ベルトの抵抗値の範囲は、後述する測定法にて、1×104 Ω以上、1×1011Ω以下であることが好ましい。
【0073】〈中間転写ベルトの抵抗値の測定方法〉(1)図5に示したように、ローラ200及び201で中間転写ベルトを張架し、更に中間転写ベルトを2本の金属ローラ202および203で挟み、直流電源204、適当な抵抗値を持つ抵抗器205、電位差計206をつなぐ。
(2)駆動ローラ200にて、中間転写ベルト表面の移動速度が100〜300mm/秒になるように該ベルトを駆動する。
(3)直流電源から+1kVを回路に印加し、抵抗器の両端の電位差Vr を電位差計にて読む。なお、測定時の雰囲気は気温23±5℃、湿度50±10%RHとする。
(4)得られた電位差Vr から回路に流れる電流値Iを求める。
(5)中間転写ベルトの抵抗値=印加電圧(1kV)/電流値Iである。
【0074】また、第1の画像担持体として、少なくとも最外層に、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の微粉末を含有する感光ドラムを用いると、より高い1次転写効率が得られるので、このような処理は好ましい。これは、PTFEの微粉末を含有することにより、該感光ドラム1最外層の表面エネルギーが低下し、トナーの離型性が向上するためではないかと考えられる。
【0075】図1に電子写真プロセスを利用した本発明のカラー画像形成装置(複写機あるいはレーザービームプリンター)の概略構成の例を示す。
【0076】1は第1の画像担持体としてのドラム状の電子写真感光体(以下感光ドラムと記す)であり、矢印の方向に所定の周速度(プロセススピード)で回転駆動される。
【0077】感光ドラム1は回転過程で、1次帯電器2により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで不図示の像露光手段3(カラー原稿画像の色分解・結像露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応して変調されたレーザービームを出力するレーザースキャナによる走査露光系等)による露光3を受ける。このようにして目的のカラー画像の第1の色成分像(例えばイエロー色成分像)に対応した静電潜像が形成される。
【0078】次いで、その静電潜像が第1の現像器(イエロー色現像器41)により第1色であるイエロートナーYにより現像される。この時第2〜第4の現像器(マゼンタ色現像器42、シアン色現像器43、ブラック色現像器44)の各現像器は作動しておらず、感光ドラム1には作用しないので、上記第1色のイエロートナー画像は上記第2〜第4の現像器により影響を受けない。
【0079】中間転写ベルト20は矢印の方向に所定の周速度をもって回転駆動されている。
【0080】感光ドラム1上に形成担持された上記第1色のイエロートナー画像が、感光ドラム1と中間転写ベルト20とのニップ部を通過する過程で、1次転写ローラ62から中間転写体20に印加される1次転写バイアスによって形成される電界により、中間転写体20の外周面に順次中間転写(1次転写)されていく。
【0081】第1色のイエロートナー画像の転写を終えた感光ドラム1の表面は、クリーニング装置13により清掃される。
【0082】以下、同様に第2色のマゼンタトナー画像、第3色のシアントナー画像、第4色のブラックトナー画像が順次中間転写体20上に重ね合わせて転写され、目的のフルカラー画像が形成される。
【0083】63は2次転写ローラで、2次転写対向ローラ64に対応し平行に軸受させて中間転写体20の下面部に離間可能な状態に配設してある。
【0084】感光ドラム1から中間転写ベルト20への第1〜第4色のトナー画像の順次重畳転写のための1次転写バイアスは、トナーとは逆極性で、バイアス電源29から印加される。その印加電圧は、例えば+100V〜2kVの範囲である。
【0085】1次転写工程においては、2次転写ローラ63及びクリーニング用帯電部材7は中間転写ベルト20から離しておく。
【0086】中間転写ベルト20上に形成されたフルカラー画像の第2の画像担持体である転写材Pへの転写は、2次転写ローラ63が中間転写ベルト20に当接されると共に、給紙ローラ11から中間転写体20と2次転写ローラ63との当接ニップに所定のタイミングで転写材Pが給送され、2次転写バイアスがバイアス電源28から2次転写ローラ63に印加されることによって行われる。トナー画像が転写された転写材Pは、定着器15へ導入され加熱定着される。
【0087】転写材Pへの画像転写終了後、中間転写ベルト20にはクリーニング用帯電部材7が当接され、感光ドラム1とは逆極性のバイアスを印加することにより、転写材Pに転写されずに中間転写ベルト20上に残留しているトナー(転写残トナー)に感光ドラム1と逆極性の電荷が付与される。
【0088】前記転写残トナーは、感光ドラム1とのニップ部及びその近傍において感光ドラム1に静電的に転写されることにより、中間転写ベルト20がクリーニングされる。
【0089】中間転写ベルトのクリーニングは、ブレードクリーニング、ファーブラシクリーニング、静電クリーニング、あるいは、それらの組み合わせなど、任意のクリーニング装置の使用が可能であるが、装置の小型化、低コスト化の観点から、好ましいクリーニング方式には、例えば、図1に示すように、転写残トナーを感光ドラム1に静電的に転写することにより、中間転写ベルトをクリーニングする方式を挙げることができる。図1において、クリーニング用帯電部材7は、金属ロール、導電性を有する弾性ロール、導電性を有するファーブラシ、導電性を有するブレード等、種々の形態をとることができる。
【0090】なお、図1の画像形成装置においては、感光ドラム1から中間転写ベルト20にトナーを1次転写すると同時に、前回の画像形成ステップで発生した中間転写ベルト20上の転写現像剤を感光ドラム1に戻してもよい(以後、1次転写同時クリーニング方式と称する)。1次転写同時クリーニング方式は、クリーニングステップを特に必要としないために、スループットの低下がないという利点を有している。
【0091】また、図6に示すように、転写残トナー回収部材8を設けてもよい。この転写残トナー回収部材8も、金属ロール、導電性を有する弾性ロール、導電性を有するファーブラシ、導電性を有するブレード等、種々の形態を採用することができる。ここでは、転写残トナー回収部材8に、クリーニング用帯電部材7に印加される電圧とは逆極性の電圧を印加し、転写残トナーを静電的にクリーニングすることができる。
【0092】また、図6の装置において、例えば、電源投入時等に、転写残トナー回収部材8に感光ドラム1と逆極性のバイアスを印加して、転写残現像剤回収容器9内の転写残トナーを帯電させ、感光ドラムのクリーニング装置13に回収することも考えられる。この方式は、転写残トナー回収容器9を小型化できるという利点を有している。
【0093】
【実施例】以下に、実施例をもって、本発明を詳細に説明する。
【0094】(実施例1)円筒状の金型に、下記配合のゴムコンパウンドを厚さ0.4mmで均一に巻き付けた。次に、接着剤を表面に塗ったナイロン系(直径100μm)を、前記コンパウンド上に、ピッチ1mmで螺旋状に巻き付けた。その上に、あらかじめチューブ状に押し出した下記配合のゴムコンパウンドを被せ、加硫及び研磨を行なうことにより、芯体層の上に厚さ0.3mmの弾性層を、また、芯体層の下に厚さ0.4mmの弾性層をそれぞれ有する、厚さ0.8mmの芯体層入りゴムベルト(基層)を得た。
【0095】〈ゴム配合(重量部)〉SBRゴム 30部EPDMゴム 70部加硫剤(沈降硫黄) 1.5部加硫助剤(亜鉛華) 2部加硫促進剤(MBT) 1.5部加硫促進剤(TMTM) 1.2部導電剤(カーボンブラック) 25部分散助剤(ステアリン酸) 1部可塑剤(ナフテン系プロセスオイル) 40部【0096】次に、該ベルト上に、更に、一層の被覆層(表面層)を得るための塗料を下記処方に作成した。
【0097】〈塗料配合(重量部)〉ポリウレタンプレポリマー 100部PTFE樹脂微粉末 70部メチルエチルケトン 400部N−メチルピロリドン 50部【0098】上記塗料を前記ベルトにスプレー塗布し、室温にて指触乾燥後、120℃で2時間加熱することにより残存溶剤を除去し、厚さ30μmの被覆層(表面層)を有する中間転写ベルトを得た。得られた中間転写ベルトの抵抗値は1×106 Ωであった。
【0099】更にベルト端部の非画像域4箇所に5mm角の穴を開け、その開口部に15mm角で、厚さ100μmの下記構成、特性のテープを超音波溶着機(BRANSON 900Mシリーズ超音波ウェルダー、日本エマソン(株)製)を用いて溶着エネルギー100J、加圧力10kg/cm2の接着条件で貼り付けた。接着部を確認したところ、テープ、中間転写ベルトの表面層のいずれも溶融し、一体化していた。
【0100】
基材 ウレタン樹脂(厚さ100μm)
体積抵抗 1012Ω・cm接着強度 1.5kg破断伸度 500%光透過率(960nm) 90%応力 0.2kg【0101】この中間転写ベルトを、図1に示されるフルカラー電子写真装置に接着し、温度15℃、湿度10%の低温低湿環境下で、フルカラー画像15万枚の連続プリントを行った。その結果を表1に示す。なお、本実施例の作像条件を以下に示す。
【0102】

【0103】(実施例2)テープを下記の構成のものにした以外は、実施例1と同様にして中間転写ベルトを作成し、評価し、結果を表1に示す。
【0104】
基材 ポリエチレンテレフタレート(PET)(厚さ25μm)
体積抵抗 1015Ω・cm 接着強度 2.0kg テープ破断伸度 120% 光透過率(960nm) 95% 応力 1.7kg【0105】(実施例3)表面層溶塗料を下記処方にした以外は実施例1と同様にして中間転写ベルトを作成し、評価した。結果を表1に示す。なお、得られた中間転写ベルトの抵抗値は2×106 Ωであった。
【0106】〈塗料配合(重量部)〉ポリウレタンプレポリマー 100部硬化剤(イソシアネート) 4部PTFE樹脂微粉末 70部メチルエチルケトン 400部N−メチルピロリドン 50部【0107】(実施例4)下記構成のテープをヒートシーラー(シンワ機械製)を用いて、熱板温度110℃、加圧力3kg/cm2 、時間20秒の接着条件で貼り付けた以外は実施例3と同様にして中間転写ベルトを作成し、評価した。結果を表1に示す。
【0108】
基材 フッ素樹脂シート(厚さ50μm)
接着剤 アクリル系熱接着フィルム(厚さ50μm)
体積抵抗 1015Ω・cm接着強度 1.5kg破断伸度 300%光透過率(960nm) 95%応力 0.6kg【0109】(実施例5〜17)テープを表1に示される構成にした以外は実施例4と同様にして中間転写ベルトを作成し、評価した。結果を表1に示す。
【0110】(比較例1)テープを下記の構成のものにした以外は実施例1と同様にして中間転写ベルトを作成し、評価した。結果を表1に示す。
【0111】
基材 過塩素酸リチウム含有ウレタン樹脂(厚さ100μm)
体積抵抗 109 Ω・cm 接着強度 2.5kg 破断伸度 500% 光透過率 90% 応力 0.2kg【0112】(比較例2)テープを下記の構成のものにした以外は実施例4と同様にして中間転写ベルトを作成し、評価した。結果を表1に示す。
【0113】
基材 ウレタン樹脂(厚さ100μm)
接着剤 オレフィン系熱接着フィルム(厚さ50μm)
体積抵抗 1012Ω・cm接着強度 0.3kg破断伸度 500%光透過率 90%応力 0.2kg【0114】
【表1】

【0115】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、長期に渡り繰り返し使用しても、中間転写ベルトの端部において破損が生じることのない、優れた機械的強度、耐久性及び耐圧性を有する画像形成装置を提供することができた。




 

 


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