JPH10207250A

JPH10207250A - 半導電性プラスチック無端ベルト

Info

Publication number: JPH10207250A
Application number: JP1062297A
Authority: JP
Inventors: Eiji Yasui; 栄治安井; Tsukasa Fujita; 司藤田
Original assignee: Tokai Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1997-01-23
Filing date: 1997-01-23
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】ローラに架け渡された状態で長期間使用しない
場合であっても、曲がり癖がつかず、しかも複写画像の
高画質化を実現できる半導電性プラスチック無端ベルト
を提供する。【解決手段】多層からなる無端ベルトであって、上記多
層のうち、最も厚みの大きい層が、結晶化度が２０〜３
５％に設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機に
おいて、感光体上のトナーを写し取る転写中間体等に用
いられる半導電性プラスチック無端ベルトに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、フルカラー複写機等の電子写真複
写機の実用化に伴って、感光体上に現像されたトナー像
を複写紙に転写する際に、一旦トナーを転写中間体に写
し取った後、複写紙に転写するというプロセスが採用さ
れている。

【０００３】その一例を図６に示す。すなわち、このプ
ロセスでは、感光ドラム１の表面が帯電ロール２により
帯電された後、露光機構部３を介して原稿光像のスリッ
ト露光４が感光ドラム１表面に到達し、原稿像に対応し
た静電潜像が感光ドラム１表面に形成され、現像装置５
によってトナー像が形成されるようになっている。ま
た、上記感光ドラム１の下部には、転写中間体である無
端ベルト６が、一次転写ローラ７に張架されて感光ドラ
ム１に圧接されており、上記感光ドラム１上に現像され
たトナー像が、上記無端ベルト６の順逆両方向の繰り返
し走行により、この無端ベルト表面に各色順に転写され
るようになっている。そして、この無端ベルト６の順方
向（感光ドラム１と同じ方向）の走行により、上記トナ
ー像は、この無端ベルト６と二次転写ローラ８との間に
挟まれた複写紙９に転写される。なお、二次転写後に無
端ベルト６の表面上に残留するトナーはクリーニングブ
レード１０によって回収され、無端ベルト６はつぎの転
写に備えるようになっている。また、一次転写後に感光
ドラム１表面上に残留するトナーはクリーニング装置１
１によって回収され、その後、感光ドラム１表面はイレ
ーザーランプ１２により除電される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記無端ベルト６は、
一次転写ローラ７、二次転写ローラ８等の数本のローラ
に張架されているため、各ローラ７、８と接する部分で
円弧状に曲がった状態となる（図３参照）。そして、そ
の状態のまま、この無端ベルト６を組み込んだ電子写真
複写機を長期間使用しないでいると、無端ベルト６に上
記曲がった形態が付与され、無端ベルト６の曲がり癖と
なってしまう。さらに、この曲がり癖のついた無端ベル
ト６をそのまま使用すると、複写画像に白抜け等の不具
合を生じる。そのため、最近では、上記曲がり癖が無端
ベルト６に付与されないように、電子写真複写機の電源
が切れている状態では、上記無端ベルト６の張架力を緩
めておく機構を電子写真複写機内に設けておく等の改良
が行われている。

【０００５】しかしながら、小型化、薄型化が進められ
ている電子写真複写機において、上記機構を新たに設け
ることは、それだけ余分にスペースが必要となり、小型
化、薄型化への大きな障害となる。また、電子写真複写
機の複写画像の高画質化も求められており、上記白抜け
等の不具合を生じるシステムを解消しなければならな
い。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、ローラに架け渡された状態で長期間使用しない
場合であっても、曲がり癖がつかず、しかも複写画像の
高画質化を実現できる半導電性プラスチック無端ベルト
の提供をその目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導電性プラスチック無端ベルトは、多層
からなる無端ベルトであって、上記多層のうち、最も厚
みの大きい層が、結晶化度が２０〜３５％に設定されて
なるという構成をとる。

【０００８】すなわち、本発明者らは、フルカラー複写
機等の電子写真複写機に用いられる無端ベルトについ
て、一連の研究を重ねた。その結果、多層からなる無端
ベルトの各層のうち、この多層無端ベルト全体の物性に
大きく関与する最も厚みの大きい層を、結晶化度が特定
の範囲となるよう設定することにより、所期の目的を達
成できることを見いだし、本発明に到達した。

【０００９】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態につ
いて説明する。

【００１０】本発明の半導電性プラスチック無端ベルト
は、例えば、図１に示すように、内層１３と、これに隣
接する中間層１４と、この中間層１４に隣接する外層１
５の三層構造を有している。そして、上記各層の厚み
は、外層１５が最も大きく、つぎに内層１３が大きく、
中間層１４が一番小さく設定されている。

【００１１】上記内層１３の形成材料としては、フッ素
樹脂、塩化ビニル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリメチルメタ
クリレート（ＰＭＭＡ）等が用いられ、なかでも、フッ
素樹脂が好ましい。また、これらを二種以上組み合わせ
て用いることもできる。

【００１２】上記フッ素樹脂としては、特に限定するも
のではないが、フッ化ビニリデン−四フッ化エチレン共
重合体〔以下「Ｐｏｌｙ（ＶｄＦ−ＴＦＥ）」と略
す〕、エチレン−四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦ
Ｅ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦ
Ｅ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パ
ーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦ
Ａ）、ポリフッ化ビニリデン（以下「ＰＶＤＦ」と略
す）等が用いられる。なかでも、溶剤可溶性のものとし
て、Ｐｏｌｙ（ＶｄＦ−ＴＦＥ）が好適である。すなわ
ち、製法的に有利だからである。

【００１３】上記溶剤可溶性フッ素樹脂の溶剤として
は、メチルエチルケトン（以下「ＭＥＫ」と略す）、ア
セトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、酢酸エチ
ル、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミ
ド（以下「ＤＭＦ」と略す）等が用いられる。なかで
も、Ｐｏｌｙ（ＶｄＦ−ＴＦＥ）とアセトンの組合わせ
が好適である。

【００１４】上記内層１３に隣接して設けられる中間層
１４の形成材料としては、ポリアミド樹脂等が用いられ
る。上記ポリアミド樹脂としては、Ｎ−メトキシメチル
化ナイロン（以下「ナイロン８」と略す）、ナイロン１
２、共重合ナイロン等があげられる。なかでも、内層１
３と外層１５との密着強度を向上させ、しかもその二層
が混ざらないようにするために、ナイロン８を用いるこ
とが好適である。

【００１５】そして、上記ポリアミド樹脂の溶剤として
は、メタノール、エタノール等の単独溶剤またはそれら
単独溶剤に水、トルエン等を混合させた混合溶剤、１−
プロパノール、２−プロパノール等が用いられる。なか
でも、ナイロン８とメタノール／水混合溶剤（メタノー
ル／水＝３／１）との組合わせが好適である。

【００１６】上記中間層１４と隣接し、三層構造のなか
で最も厚みの大きい外層１５の形成材料としては、層の
結晶化度を特定の範囲に設定できる結晶性樹脂材料であ
れば、特に限定されるものではなく、例えば、Ｐｏｌｙ
（ＶｄＦ−ＴＦＥ）、ＰＶＤＦ等のフッ素樹脂等が用い
られる。

【００１７】また、上記外層１５の形成材料は、熱変形
温度が９０℃未満となるよう設定されていることが好ま
しい。すなわち、上記熱変形温度が９０℃未満である
と、得られる無端ベルトの曲がり癖を改善するために外
層１５の結晶化度を特定の範囲に設定した際に生じる、
無端ベルト全体の硬さを抑制でき、柔軟性を有する無端
ベルトとなる。なお、上記熱変形温度は、ＪＩＳＫ
７２０７の荷重たわみ温度試験方法に準じ、荷重１８．
６ｋｇｆ／ｃｍ²の場合における測定温度のことであ
る。

【００１８】なお、上記内層１３、中間層１４および外
層１５に、必要に応じ、導電性フィラー、帯電防止剤、
架橋剤等、適宜の充填剤を含有させてもよい。

【００１９】上記導電性フィラーとしては、アルミニウ
ム粉末、ステンレス粉末等の金属粉末、ｃ−ＺｎＯ、ｃ
−ＴｉＯ₂、ｃ−Ｆｅ₃Ｏ₄、ｃ−ＳｎＯ₂等の導電性
金属酸化物、グラファイト、カーボンブラック等の導電
性粉末、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
フェート塩等のイオン性導電剤等があげられる。これら
導電性フィラーは、単独でもしくは二種以上を併せて用
いられる。これら導電性フィラーのなかでも、分散性の
点から、ｃ−ＴｉＯ₂およびｃ−ＳｎＯ₂が好ましい。
なお、上記「ｃ−」とは、導電性を有するという意味で
ある。

【００２０】上記半導電性プラスチック無端ベルトは、
例えばつぎのようにして作製することができる。すなわ
ち、まず、各層１３〜１５の形成材料およびその溶剤
を、それぞれ適宜に配合し、ボールミル等で混練し、つ
いで攪拌し、各コーティング液を調製する。そして、こ
のようにして調製されたコーティング液の濃度は、層の
厚みに応じて適宜に設定される。すなわち、層の厚みは
コーティング液の粘度調整が大きな要因となり、この粘
度調整によって設定され、上記粘度はコーティング液の
濃度に決定される。

【００２１】ついで、上記各コーティング液を、図２に
示すようにそれぞれ槽１６、槽１７、槽１８に収容す
る。一方、金属製の軸体（例えばアルミニウム、ステン
レス等）１９を準備し、この軸体１９を垂直に立てて、
まず槽１６に収容されている内層１３の形成用のコーテ
ィング液中に繰り返し浸漬する。そして、所定の回数浸
漬を繰り返した後、コーティング液中から軸体１９を引
き上げる。この軸体１９には、内層１３のコーティング
液の液膜が形成されている。ついで、この液膜付軸体
を、同様にして、槽１７に収容されている中間層１４の
形成用のコーティング液中に繰り返し浸漬して、さらに
上記液膜付軸体の外周に液膜を形成する。そして、この
液膜が二層形成された軸体ごと乾燥させて液膜中の溶剤
を揮散させ、軸体１９の外周に内層１３および中間層１
４を形成する。ついで、この二層付軸体を、槽１８に収
容されている外層１５の形成用のコーティング液中に繰
り返し浸漬して、液膜を形成する。つぎに、この液膜が
形成された二層付軸体ごと外層１５形成材料の結晶性樹
脂の軟化点より低い温度まで昇温させ、その後冷却の速
度を緩やかに行うことにより、この液膜中の溶剤を揮散
させるとともに、外層１５の結晶化度を特定の範囲とな
るよう調製する（アニール操作）。それから、上記軸体
１９を抜き取ることにより、図１に示す半導電性プラス
チック無端ベルトが得られる。

【００２２】なお、上記製法以外に、多層押出成形法、
スプレーコーティング法、インフレーション法等の方法
により、半導電性プラスチック無端ベルトを得ることが
できる。

【００２３】このようにして得られた半導電性プラスチ
ック無端ベルトは、最も厚みの大きい層（この場合、外
層１５）における結晶化度が、２０〜３５％の範囲に設
定されていなければならない。すなわち、上記結晶化度
が２０％未満であると、得られる無端ベルトをローラに
張架して用いた場合、図３に示すように、ローラ２０と
の接触部分における無端ベルト２１内側の圧縮および外
側の伸長によって、無端ベルト２１の形状の決定に大き
く関与する層における分子配列が除々に崩れてしまうか
らである（図３では、各層の図示を省略）。そしてこの
配列の崩れによって、無端ベルト２１の上記形状決定層
が、上記ローラ２０の形状に沿って変形し、それが曲が
り癖として、無端ベルト２１についてしまうのである。
逆に、上記結晶化度が３５％を超えると、得られる無端
ベルトが硬くなりすぎ、これをローラ２０に張架して長
期間使用すると、亀裂が生じてしまい、最終的には切断
してしまうからである。なお、上記結晶化度は、Ｘ線回
折により定量されるものである。

【００２４】本発明の半導電性プラスチック無端ベルト
は、この多層無端ベルト全体の物性に大きく関与する最
も厚みの大きい層における結晶化度が、特定の範囲に設
定されている。このため、この無端ベルトをローラに張
架して用いた場合、無端ベルト内側の圧縮および外側の
伸長により大きな応力が発生したとしても、この応力に
対応しうる応力を無端ベルトが有しているため、曲がり
癖がついてしまうことがない。したがって、この無端ベ
ルトを電子写真複写機に組み込んで用いても、得られる
複写画像は、白抜け等の画像不良を生じず、非常に高画
質なものとなる。

【００２５】なお、上記半導電性プラスチック無端ベル
トにおいて、内層１３、中間層１４および外層１５の合
計厚みは、５０〜２５０μｍであることが好ましい。よ
り好ましくは、１００〜２００μｍである。すなわち、
厚みが５０μｍ未満であると強度が不足するおそれがあ
り、２５０μｍを超えると耐屈曲疲労性に劣るおそれが
あるからである。

【００２６】また、上記半導電性プラスチック無端ベル
トは、内周長が９０〜６００ｍｍ程度で、長さが１００
〜５００ｍｍ程度のものが好ましい。すなわち、上記範
囲内程度の形状であると、電子写真複写機に組み込んで
用いるに適当な大きさとなるからである。

【００２７】そして、半導電性プラスチック無端ベルト
全体の特性として、その体積抵抗率が１０⁶〜１０¹⁴Ω
・ｃｍに設定されていることが好ましい。より好ましく
は、１０⁸〜１０¹²Ω・ｃｍである。すなわち、１０⁶
Ω・ｃｍ未満であると電荷の減衰が早すぎ電源の容量を
大きくする必要を生ずるおそれがあり、１０¹⁴Ω・ｃｍ
を超えると電荷の減衰が遅すぎ、除電のシステムを必要
とするおそれがあるからである。また、上記半導電性プ
ラスチック無端ベルトの表面抵抗率が１０⁶〜１０¹⁴Ω
／□に設定されていることが好ましい。より好ましく
は、１０⁸〜１０ ¹⁴Ω／□である。すなわち、１０⁶Ω
／□未満であると電荷の減衰が早すぎ電源の容量を大き
くする必要が生ずるおそれがあり、１０¹⁴Ω／□を超え
ると電荷の減衰が遅すぎ、除電のシステムを必要とする
おそれがあるからである。

【００２８】なお、本発明の半導電性プラスチック無端
ベルトは、上記三層構造に限定されるものではなく、上
記外層１５の表面に、トナー離型性を向上させる目的
で、シリコーン樹脂等を含有する材料で表面層を設け、
三層以上の積層構造にしてもよい。また、三層構造中の
中間層を取り除いて、二層構造にしてもよい。

【００２９】また、本発明の半導電性プラスチック無端
ベルトは、上記フルカラー複写機等の電子写真複写機の
転写ベルトとしての用途に限定されるものではなく、フ
ルカラーではない、単色の電子写真複写機等の転写ベル
トにも使用できる。さらに、本発明の半導電性プラスチ
ック無端ベルトは、ローラに張架された場合の曲げ癖を
解消できるため、その用途は上記に限らず、ローラに張
架されるベルト全てに使用できる。

【００３０】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００３１】まず、実施例および比較例に先立って、内
層および中間層のコーティング液を調製した。

【００３２】〔内層用コーティング液の調製〕すなわ
ち、Ｐｏｌｙ（ＶｄＦ−ＴＦＥ）（ネオフロンＶＴ−１
００、ダイキン工業社製）１００重量部と、導電剤であ
るｃ−ＴｉＯ₂（チタンブラック１３Ｍ、三菱マテリア
ル社製）３６重量部と、アセトン４００重量部とを、ボ
ールミルで混練し、ついで攪拌することにより、粘度２
５０ｃｐｓ（Ｂ型粘度計）の内層用コーティング液を調
製した。

【００３３】〔中間層用コーティング液の調製〕つづい
て、ナイロン８（トレジンＥＦ−３０Ｔ、帝国化学産業
社製）１００重量部と、導電剤であるｃ−ＳｎＯ₂（導
電性酸化スズＴ−１、三菱マテリアル社製）６４重量部
と、メタノール／水混合溶剤（メタノール／水＝３／
１）４８０重量部とを、ボールミルで混練し、ついで攪
拌することにより、粘度１００ｃｐｓ（Ｂ型粘度計）の
中間層用コーティング液を調製した。

【００３４】

【実施例１〜５、比較例１〜５】そして、下記の表１お
よび表２に示す配合割合で、外層の形成材料およびその
溶剤を配合し、そしてボールミルで混練し、ついで攪拌
することにより、外層用コーティング液を調製した。な
お、外層用コーティング液の粘度をＢ型粘度計で測定
し、その結果を同じく表１および表２に示した。つい
で、上記のようにして調製された各層のコーティング液
を、それぞれ別々の槽に収容した（図２参照）。そし
て、予め作製した内層用コーティング液および中間層用
コーティング液を用い、前述の方法に従い、アルミニウ
ム製の軸体の周囲に順次、内層および中間層となる液膜
を形成し、乾燥し溶剤を除去した後、加熱処理（６０〜
１５０℃×６０分間）を行うことにより上記二層を形成
した。ついで、外層用コーティング液を用い、前述の方
法に従い、上記二層付アルミニウム製軸体の周囲に外層
となる液膜を形成し、昇温後、所定の冷却速度で冷却し
て（アニール操作）、外層を形成した。そして、上記ア
ルミニウム製の軸体を抜き取って、目的とする半導電性
プラスチック無端ベルトを得た。このようにして得られ
た半導電性プラスチック無端ベルトについて、各層およ
び全体の厚み、外層の結晶化度、体積抵抗率、表面抵抗
率、曲がり癖の有無、トナー離型性、複写画像の画質を
測定・評価し、その結果を下記の表３および表４に示し
た。なお、各測定方法は以下の通りである。

【００３５】〔厚み〕マイクロメータを用いて測定し
た。

【００３６】〔結晶化度〕前述の方法で測定した。

【００３７】〔体積抵抗率および表面抵抗率〕ＪＩＳ
Ｋ６９１１の抵抗率試験法に準じて、印加電圧１００
Ｖ時の体積抵抗率および表面抵抗率を算出した。

【００３８】〔曲がり癖の有無〕図４に示すように、無
端ベルト２２を４本のローラ２３に張架し、ついでこの
無端ベルト２２に２００ｇ／ｃｍの張力（テンション）
をかけ、その状態で温度４５℃、湿度９０％の条件下に
おいて１６時間放置した。その後、張力を外し、無端ベ
ルト２２を取り出した際、無端ベルト２２が元の状態に
戻るものを○、元の状態に戻らないものに×をつけた。

【００３９】〔トナー離型性〕図５に示すように、無端
ベルトより切り出したシート２４表面にトナー２５を適
当量散布した。ついで、上記トナー散布面に用紙２６を
のせ、この用紙２６に１０ｇ／ｃｍ²の荷重（Ｗ）をか
けた状態で８０℃×３０分間放置した。その後、用紙２
６を剥がした時、シート２４表面におけるトナー２５の
固着状態を目視により判定した。そして、トナー２５が
固着しているものに×をつけ、トナー２５が固着してい
ないものに○をつけた。

【００４０】〔複写画像の画質評価〕得られた半導電性
プラッスチック無端ベルトをローラユニットに組み付け
た状態で、３日間高温高湿条件下（４５℃×９０％）に
放置し、それからこれをフルカラーの電子写真複写機
（プリテール５００、リコー社製）に組み込み、これを
常温常湿条件下（２３℃×５０％）で起動させ、得られ
る複写画像の評価を行った。そして、複写画像に乱れが
確認されなかったものを○、乱れが確認できたものを×
として表した。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】

【表３】

【００４４】

【表４】

【００４５】上記実施例１品〜５品は全て、最も厚みの
大きい層における結晶化度が、特定の範囲内であるた
め、無端ベルトに曲がり癖がつかない。そのため、この
無端ベルトを電子写真複写機に組み込んで用いると、得
られる複写画像は、ロールピッチに相当して白抜け等の
不具合を生じず、高画質のものとなっている。また、熱
変形温度が９０℃未満であるため、結晶化度が大きい実
施例５品であっても、柔軟性に富んでいる。逆に、結晶
化度が小さい実施例１品および実施例３品であっても、
弛みを発生せず、曲がり癖がついていない。これに対し
て、比較例１品〜５品は、最も厚みの大きい層における
結晶化度が、特定の範囲内でないため、無端ベルトに曲
がり癖がついている。そのため、得られる複写画像は、
ロールピッチに相当する部分で白抜け等の不具合を生じ
ている。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、本発明の半導電性プラス
チック無端ベルトは、多層からなる無端ベルトであっ
て、上記多層のうち、最も厚みの大きい層が、特定の結
晶化度を有しているため、この半導電性プラスチック無
端ベルトに曲がり癖がついてしまうことがない。したが
って、上記無端ベルトを電子写真複写機等の転写ベルト
として用いると、得られる複写画像は非常に高画質とな
り、しかもその良好な画質が長期にわたって維持され
る。

【００４７】また、上記最も厚みの大きい層の形成材料
の熱変形温度が９０℃未満に設定されていることによ
り、得られる無端ベルトに柔軟性を付与できるという利
点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導電性プラスチック無端ベルトを示
す断面図である。

【図２】本発明の半導電性プラスチック無端ベルトの製
法の一例を示す説明図である。

【図３】無端ベルトをローラに張架した状態を示す説明
図である。

【図４】曲がり癖の測定評価方法を説明する断面図であ
る。

【図５】トナー離型性の測定評価方法を説明する断面図
である。

【図６】電子写真複写機の複写機構を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１３内層１４中間層１５外層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多層からなる無端ベルトであって、上記
多層のうち、最も厚みの大きい層が、結晶化度が２０〜
３５％に設定されてなることを特徴とする半導電性プラ
スチック無端ベルト。
【請求項２】上記最も厚みの大きい層が、熱変形温度
が９０℃未満となるよう設定されている材料で形成され
てなる請求項１記載の半導電性プラスチック無端ベル
ト。