JP2002012681A

JP2002012681A - シームレスベルト、シームレスベルトの製造方法、および画像形成装置

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Publication number: JP2002012681A
Application number: JP2000198826A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kuramoto; 新一倉本; Takeshi Saikawa; 健済川; Kazuhiro Hayashi; 和廣林; Hitoshi Iwasaki; 仁岩崎
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2002-01-15
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: JP3888038B2

Abstract

(57)【要約】【課題】画像形成装置の画像形成プロセスなどに用いら
れる単一層からなる低コストなシームレスベルト、その
製造方法および複写機などの画像形成装置を提供するこ
とを目的とする。【解決手段】添加物の厚み方向の偏在により表面と裏面
とで異なる性質を持つ単一層からなる基材を有する。マ
トリックス溶剤中に添加物を混合し、遠心成型により、
厚み方向の偏在により表面と裏面とで異なる性質を持つ
単一層からなる基材を形成する。画像形成のいずれかの
プロセスにシームレスベルトが用いられ、該シームレス
ベルトが、添加物の厚み方向の偏在により表面と裏面と
で異なる性質を持つ単一層からなる基材を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シームレスベル
ト、シームレスベルトの製造方法、および、複写機，フ
ァクシミリ，電子写真装置，プリンタなどの画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から複写機、ファクシミリ、電子写
真装置、プリンタなどの画像形成装置には、帯電、転
写、中間転写、用紙搬送、定着などを行なうために各種
のエンドレスベルトが多用されている。

【０００３】カラー化が進展している昨今、トナー像を
感光体から一旦中間転写ベルトに一次転写し、最終的に
用紙などの記録媒体に二次転写する中間転写方式は、良
好な画質が得られる上、封筒、はがき、ラベルなど用紙
の種類や厚さの如何に関わらず画像の転写ができるとい
う利点が注目されており、中間転写ベルトの今後の需要
増大が見込まれる。

【０００４】中間転写方式のこのような利点を最大限発
揮するためには、中間転写ベルトと二次転写ロールとの
間のニップ部位における圧力と密着性を十分確保する必
要がある。したがって、密着性のみを考慮して柔軟なゴ
ムで中間転写ベルトを形成すると、複数色のトナー像を
転写する一次転写の際にトナー像の位置ずれ、色ずれが
生じ、かえって良質な画像は得られない。

【０００５】そこで、高モジュラスで色ずれの少ないポ
リイミド材を使用し、その表面をシリコーン樹脂などの
弾性層で覆うことにより、弾力性と密着性の両方の性質
を満たす中間転写ベルトが開発されているが、この方法
は、原材料が高価な上、弾性層を積層するためのコスト
がさらに必要となる。

【０００６】画像形成装置に用いる各種のエンドレスベ
ルトとして、剛性がある低価格な弾性層を有する積層構
造の「導電性シームレスベルト」（特開平５―１０５２
５９号公報）が提案されている。

【０００７】図１は、提案の導電性シームレスベルトの
概略断面構成図である。

【０００８】図１に示すようにこの導電性シームレスベ
ルトは、表面層３０は弾性率の高い導電性ポリ弗化ビニ
リデン系樹脂、中間層３１は表面層と内層とを接着する
導電性アクリル系樹脂、内層３２は伸びにくい導電性ポ
リカーボネイト樹脂で構成され、一台のダイスの中で溶
融状態で３層に積層した後、連続的に溶融押し出しする
共押出方法で製造される。

【０００９】この導電性シームレスベルトは、性質の異
なる層を積層した積層構造を形成するため、伸びにく
く、変形しにくく、クラックが発生しにくく、耐久性が
ある反面、成型時の工数や成型後の研磨、研削工程を無
視し得ない。また、表面に弾性層を形成し、フィルムな
どの補強材を積層した「エンドレスベルト」（特開平１
１―７７８４５号公報）も提案されている。

【００１０】図２は、提案のエンドレスベルトの概略断
面構成図である。

【００１１】図２に示すように、このエンドレスベルト
は、ウレタン等の樹脂やゴムなどを使用した弾性層３５
の上にフッ素樹脂などを含有する塗装膜３３を設け、そ
の塗装膜３３が乾燥しない間に補強フィルム３４を圧着
して塗装膜にフィルム３４を埋め込み、弾性層３５にフ
ィルム３４を密着させて製造される。このエンドレスベ
ルトは、補強フィルム３４によって機械的強度が確保さ
れる利点がある反面、フィルムを密着させて積層するの
に要する工数を無視しえず、積層界面の接着剥がれの可
能性を完全には払拭しきれない。

【００１２】さらに、画像形成装置の中間転写ベルトと
しては、弾性材を用い、弾性材の内部に繊維からなる補
強部材をいれて補強した「中間転写ベルト」（特開平１
０―２４００２０号公報）が提案されている。

【００１３】図３は、提案の中間転写ベルトの概略断面
構成図である。

【００１４】図３に示すように、この中間転写ベルト
は、ゴムなどを用いた弾性層３６とフッ素樹脂粉末を含
有する被覆層３８があり、弾性層３６の内部にポリエス
テル繊維やナイロン繊維などの補強用繊維部材３７をい
れて補強をしたものである。

【００１５】図４は、一例として拡大して示す補強用繊
維部材の概略斜視図である。

【００１６】図４に示すように、補強用繊維部材３７は
織布状３８をなしており、隣接する繊維相互の間隔が狭
いと繊維が絶縁層となり転写バイアスがベルトの表面に
効率良く伝わらないので転写が困難となる場合がある。

【００１７】このベルトは、色ずれや表面亀裂が防止で
きるという利点がある反面、補強部材としての繊維が細
いと補強効果が得られず、太いと弾性部材の厚さを薄く
できないためベルトが剛直となり円滑な駆動が困難とな
る。また、繊維が太すぎたり、繊維の間隔が大きいとベ
ルト表面に凹凸が生じて画像不良の一因となるなど、必
要な強度を確保する上で構造上背反する問題点を内在し
ている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】一般に、エンドレスベ
ルトは、複数の駆動ローラにより所定の張力で張架さ
れ、循環移動するので、用いる個所や目的に従った所定
の強度が必要である。

【００１９】また、画像形成装置によっては導電性の必
要な転写ベルトや帯電ベルトを備えるものや用紙との密
着性が必要な搬送ベルトや定着ベルトを備えるものがあ
り、強度以外の条件を満たす必要もある。

【００２０】したがって、用いる個所や目的によって幅
のあるベルトの強度を製造工程や使用材料をあまり変え
ずに満たすことができれば便利であり、加えて導電性や
密着性などの固有の条件をも満たすことができれば極め
て有効である。

【００２１】ことに、中間転写方式は最終的な転写を規
定の用紙に限定せず、封筒から、はがき、ラベル紙、厚
紙にいたるまで色々な厚みや大きさの記録媒体に転写で
きるという利点があり、今後のニーズの拡大に対応する
ためにも、エンドレスベルト一般に使用できる安価な材
料で所定の条件を満たす製品を開発することが急務であ
る。

【００２２】一方、比較的安価な材料を用いて条件を満
たすベルトとして「導電性シームレスベルト」、「エン
ドレスベルト」が提案されているが、成型後の表面処理
に要する工数や積層に要する工数を無視しえず、後者は
運転時の屈曲応力疲労による積層界面の接着はがれの恐
れを払拭しきれないという構造上の問題点もある。ま
た、単一の弾性材の内部に織布状などの繊維を入れて補
強した「中間転写ベルト」も提案されているが、繊維の
太さがベルトの膜厚や強度と密接な関係があり、さらに
繊維間隔がベルトの導電性と深く関わるなどの問題点が
ある。

【００２３】本発明は、上記事情に鑑み、エンドレスベ
ルトに必要な強度、密着性、導電性などの要件を満たす
単一層からなる低コストのシームレスベルト、そのシー
ムレスベルトの製造方法、および画像形成のいずれかの
プロセスにそのシームレスベルトを使用する画像形成装
置を提供することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のシームレスベルトは、添加物の厚み方向の偏
在により表面と裏面とで異なる性質を持つ単一層からな
る基材を有することを特徴とする。

【００２５】また、上記添加物が、平均形状が相互に異
なる複数種類のフィラーの混合物からなることが好まし
い。

【００２６】また、上記目的を達成する本発明のシーム
レスベルトの製造方法は、単一層からなる基材を有する
シームレスベルトの製造方法において、マトリックス溶
剤中に添加物を混合し、遠心成型により厚み方向の偏在
により表面と裏面とで異なる性質を持つ単一層からなる
基材を形成することを特徴とする。

【００２７】また、シームレスベルトとして製造された
後の該シームレスベルトを構成する基材が添加物の厚み
方向の偏在により表面と裏面とで異なる性質を持つ単一
層を構成するように、遠心成型時の回転数を調整するこ
とが好ましい。

【００２８】また、上記目的を達成するための本発明の
画像形成装置は、像担持体上にトナー像を形成し、該ト
ナー像を最終的に、所定の記録媒体上に転写して定着す
ることにより該記録媒体上に定着トナー像からなる画像
を形成する画像形成装置において、画像形成のいずれか
のプロセスにシームレスベルトが用いられ、該シームレ
スベルトが、添加物の厚み方向の偏在により表面と裏面
とで異なる性質を持つ単一層からなる基材を有すること
を特徴とする。

【００２９】さらに、像担持体上にトナー像を形成し、
該トナー像を最終的に、所定の記録媒体上に転写して定
着することにより該記録媒体上に定着トナー像からなる
画像を形成する画像形成装置において、上記像担持体上
に形成されたトナー像の転写を受けて、該トナー像を、
所定の記録媒体に二次転写する二次転写装置に搬送する
中間転写ベルトを備え、該中間転写ベルトが添加物の厚
み方向の偏在により表面と裏面とで異なる性質を持つ単
一層からなる基材を有するとともに該基材の表面にフッ
素樹脂からなる保護層を有するシームレスベルトからな
るものであることを特徴とする。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明者は、低価格な基材を用い
るシームレスベルトについて鋭意研究を重ねた結果、ウ
レタンーウレア樹脂などのマトリックス溶剤中に複数種
のフィラーなどの添加物を混合し、遠心成型時の回転数
を調整して成型すると、添加したフィラーなどが基材中
に偏在し、強度、導電性、密着性に優れた単一層のエン
ドレスなシームレスベルトを製造することができる上、
添加物の種類、大きさ、分量を変えることによりベルト
の表面と裏面とで異なる性質を持たせることができるこ
とを見出し、本発明を得る知見に至った。

【００３１】以下に本発明のシームレスベルトの実施形
態について説明する。

【００３２】図５は、本発明のシームレスベルトの実施
形態を示す概略断面構成図である。

【００３３】図５において、シームレスベルトの基材４
１は弾性材であり、粒状の第１のフィラー４３が基材４
１の表面側に偏在して表面部４５を形成し、繊維状の第
２のフィラー４２が基材４１の裏面側に偏在して裏面部
４６を形成している。

【００３４】粒状の第１のフィラー４３および繊維状の
第２のフィラー４２は、基材中４１に偏在しているが基
材４１と渾然一体と結合して単一層を形成している。

【００３５】シームレスベルトの表面には、必要により
フッ素樹脂からなる保護層４４が設けられる。

【００３６】基材となるマトリックス溶剤中に平均形状
が異なる複数種類のフィラーを混合し遠心成型して得た
ベルトは、基材とフィラーとの接触面積の違いにより生
じる結合力の差異などから、単一層でありながら表面と
裏面で弾性や強度など異なる性質を持ったものとなる。

【００３７】機械的強度は、基材の種類、フィラーの種
類や添加量を変える事により２ＭＰａから１００ＭＰａ
程度とすることができる。

【００３８】ベルトの表面と裏面でのこのような性質の
違いはベルトの厚み方向の添加物の偏在によりもたらさ
れる。

【００３９】大きさが小さい粒状のフィラーと、それよ
りは大きさが大きい繊維状のフィラーを添加したマトリ
ックス溶剤を遠心成型機に注入し、一定の回転数で回転
して遠心成型すると、粒状のフィラーは繊維状のフィラ
ーの間をすり抜けて、遠心成型機のシリンダー状の支持
体の内周面側に偏在する。一方繊維状のフィラーはマト
リックス溶剤の粘性抵抗により動きにくいため内周面側
とは反対側に偏在する。

【００４０】なお、粒状のフィラーとしてカーボンブラ
ックや導電性金属酸化物を用いるが、これら粒状のフィ
ラーは基材を補強する効果はほとんどなく、主として抵
抗値を調整する役割を担っている。

【００４１】一方繊維状のフィラーとして導電性金属酸
化物を用いるが、基材との接触面積が大きいので基材を
補強する効果が大きい。ちなみに、繊維状フィラーには
長さの長短がある上、径の太いものや細いものがある
が、基材との接触面積が大きい、繊維が長いフィラーや
繊維の径が太いフィラーほど補強効果は大きくなる。

【００４２】ベルトの基材には例えばゴムやエラストマ
などの安価な弾性材が用いられる。

【００４３】このように、安価な弾性基材を用い、添加
物の種類、大きさ、分量を変えることによりベルトの表
面と裏面とで異なる性質を持ったシームレスベルトが得
られるので、画像形成装置の各プロセスで使用されるエ
ンドレス状のベルトとして用いることができる。さら
に、薄いにもかかわらず弾性と強度があることから、各
種の伝動用ベルトとしての活用も考えられる。

【００４４】ここで、タンデム型のフルカラープリンタ
に用いる中間転写ベルトは、転写時の色ずれを防止する
ための密着性と、駆動ロールに張架されて循環移動する
ための強度が必要であるが、安価な基材中にフィラーを
添加して偏在させ、表面部４５の弾性力により転写ニッ
プ部位の密着性を確保し、裏面部４６に繊維状のフィラ
ーを偏在させて強度を確保することにより、低コストで
製造ができる。

【００４５】なお、中間転写ベルトは、表面部４５の厚
さは５μｍ以上、１００μｍ以下とする必要がある。

【００４６】表面部４５は最も弾性が必要な層であり、
厚すぎると表面にクラックが生じやすく、薄すぎると弾
性を保持する機能が発現できない。また、フィラーの偏
在を制御することが困難で、ベルトの表面にフィラーが
露出する可能性もある。

【００４７】なお、この程度の範囲の厚さに保てば、圧
力を受けたときの圧縮変形により一時的に変形部位の抵
抗が低下し、ベルトの表面部に厚み方向の電気的異方性
を持たせることも可能となる。

【００４８】さらに、表面部４５のヤング率は１０ＭＰ
ａ以下とする必要がある。

【００４９】ヤング率がこれ以上の値になると、トナー
像を中間転写ベルトに転写する際にベルトの厚み方向の
圧縮変形が起こりにくくなるため、密着性を確保できな
くなる。

【００５０】また、裏面部４６の厚さは５０μｍ以上、
１ｍｍ以下とする必要がある。

【００５１】裏面部４６は強度を確保するための層であ
るから、あまり薄いと必要な強度が得られない反面、こ
の層が厚くなりすぎると剛性が強くなり、ベルトが循環
移動する際の形状追従性が悪化する上、張架力が大きく
なって弾性限界を超える恐れがある。

【００５２】さらに、裏面部４６のヤング率はベルト全
体の強度を確保するため、２０ＭＰａ以上となるように
する必要がある。

【００５３】また、表面部４５の表面に近接した部分は
他の部分の体積抵抗率よりも最も高い抵抗率を有するよ
うに調整する必要がある。

【００５４】このようにすることにより、転写部位にお
ける耐圧を稼ぐとともに、抵抗のムラをなくすことがで
きる。また、表面部４５は抵抗を調整するために添加す
るフィラーを少なくすることができるので、弾性力、密
着性を確保する上で有利に働く。

【００５５】なお、ベルトの表面にフッ素樹脂からなる
保護層４４をディップコートやスプレイコートなどによ
り塗布することが有効である。

【００５６】このようにすることにより中間転写ベルト
表面の摩擦抵抗の低減、電気特性の安定性確保、トナー
の離型性向上が図れる。

【００５７】次に、本発明のシームレスベルトの実施形
態に使用する各部材について詳述する。

【００５８】まず、弾性基材としてウレタン樹脂、ウレ
ア樹脂、ウレタンーウレア樹脂のいづれかが用いられ
る。

【００５９】強度の点からは、分子中にウレタン結合、
（−ＮＨＣＯＯ）とウレア結合（−ＮＨＣＯＮＨ−）を
有するウレタン−ウレア樹脂が望ましい。

【００６０】これらは、ウレア自身の配合を変える事で
１００％モジュラスで９.８〜３９.２ＭＰａまで調整す
ることが可能な材料であり本発明のシームレスベルトの
弾性基材として好適である。

【００６１】ウレタンーウレア樹脂は、ポリオールとイ
ソシアネート化合物、ポリアミン化合物の他に、触媒を
少なくとも配合して製造される。

【００６２】ポリオールとしては、末端にポリヒドロキ
シル基を有するポリエーテルポリオール、ポリエステル
ポリオールなどが挙げられる。また、ポリオール中でエ
チレン性不飽和モノマーを重合させて得られるポリオー
ルプレポリマーなども使用できる。

【００６３】さらに、ポリイソシアネート化合物として
は、トルエンジイソシアネート、トルエンジイソシアネ
ート、イソホロンジイソシアネートなど各種のポリオー
ル類または、ジアミン類と反応させて得られるプレポリ
マーなどが挙げるれる。

【００６４】しかし、弾性基材としては、塩素化ポリエ
チレン、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、アクリ
ルゴムなどでもよく、材料自体の配合調整により１００
％モジュラスで約２０ＭＰａ以上の強度が確保できる弾
性材料であれば上記の材料に限定されるものではない。

【００６５】なお、触媒としては、オクチル亜鉛、酢酸
ナトリウムなどの有機金属化合物、アルカリ土類金属の
アルコキシド、フエノキシド、Ｎｉアセチルアセテート
などが挙げられる。

【００６６】次に、添加物として用いる各種のフィラー
について詳述する。

【００６７】粒状のフィラーには、導電性カーボンブラ
ック、酸化亜鉛、チタン酸カリウム、酸化スズ、グラフ
ァイト等の導電性金属酸化物があるが、本実施形態にお
いては、電荷履歴の影響を受けにくかった、酸化スズを
主に使用している。

【００６８】なお、酸化スズは、本実施形態で基材とし
て使用するウレタンーウレア樹脂材において分散性が高
い。

【００６９】なお、大きさは、一次粒子状態での粒子径
が０．２〜０．７μｍ近傍のものである。

【００７０】繊維状のフィラーは、チタン酸カリウム、
ホウ酸アルミニュームなどが代表的なものであるが、本
実施形態においては、ホウ酸アルミニュームを主に使用
している。

【００７１】ここでは、軸径が０.７μｍ、軸長が約２
０μｍの大きさのフィラーを用いているが、ベルトの厚
さ、所望のヤング率、フィラーの添加量などによつてフ
ィラーの大きさを変更することができる。

【００７２】フィラーの選択に当たってはフィラーと基
材との濡れ性が重要である。

【００７３】フィラーと基材との濡れ性が低いと基材中
のフィラーの添加量が同じ場合であっても充分な補強効
果が得られない。

【００７４】ここで、ベルトの厚さ方向にフィラーを偏
在させる方法の一例を述べる。

【００７５】裏面部４６の最も裏面側（最下部と呼ぶ）
に軸径が０．７μｍ、軸長が約２０μｍのフィラーを偏
在させ、表面部４５と隣接する付近はそれよりもヤング
率を低くしたいときは、軸径が最下部のものと同じ０．
７μｍで、軸長が１０μｍ以下のフィラーを、最下部に
偏在させるフィラーの５０％程度に添加量を抑えて添加
し、成型すれば、これらのフィラーが表面部４５と隣接
する付近に偏在し、目的を達成することができる。

【００７６】この場合、成型時の温度と回転数が重要な
要素となり、実験的には成型装置の外周が６０〜２００
φの場合で５００r.p.m程度の回転数が適当である。ま
た、成型時の温度は基材によって異なり、本実施形態で
主に使用したウレタンーウレア樹脂の場合は約１４０℃
前後が適当である。

【００７７】次に、基材を成型した後に行う、表面の保
護層について説明する。

【００７８】保護層４４に使用する材料は、摩擦抵抗の
低減、表面粗さの低減によるトナーのクリーニング性向
上という目的が達成できるものであれば、特に限定され
るものではない。

【００７９】一般的にはポリテトラフルオロエチレン、
テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニル
エーテルの共重合体、またはフッソ系樹脂ポリマーをア
ルコール可溶性ナイロン系、シリコーン樹脂系などで溶
解、分散した塗料を使用する。

【００８０】保護層４４はデイップコート、スプレーコ
ート、静電塗装、ロールコートなどにより塗布する事が
可能であり、膜厚は５μｍ〜２０μｍ程度が適当であ
る。

【００８１】あまり厚く塗布すると、表面部４５の弾性
が阻害されるので、中間転写ベルトとして使用する場合
には転写の際のトナー像との密着性が低下する。

【００８２】次に、このシームレスベルトを中間転写体
ベルトとして使用する場合に必要となる抵抗について説
明する。

【００８３】図５において、ヤング率の高い裏面部４６
は１０⁵〜１０¹³Ω・Ｃｍ、表面部４５はこれより高く
１０⁹ 〜１０¹¹Ω・Ｃｍ、保護層４４は１０¹²〜１０
¹⁴Ω・Ｃｍとなるように体積抵抗率を調整し、ベルトの
弾性基材４１全体では１０⁹〜１０¹²Ω・Ｃｍ程度と
なるように各部の厚さを調整することにより高電圧印加
時の絶縁耐圧を確保する必要がある。

【００８４】次に、本発明のシームレスベルトの実施形
態の製造方法について説明する。

【００８５】シームレスベルトは、基材となるマトリッ
クス溶剤中に平均形状が相互に異なる複数種類のフィラ
ーを混合し、型を取りつけた遠心成型機のシリンダー状
の支持体の内周面にこの溶剤を注入し、回転数を調整し
て遠心成型して製造する。

【００８６】このようにして製造されたベルトは単一層
を構成し、エンドレス状のものとすることができるので
成型工数の少ない安価なベルトの製造ができる。

【００８７】マトリックス溶剤は、基材となるウレタン
変性ウレア樹脂の反応性混合液を以下のような混合比で
混合して作成する。

【００８８】［基材となるマトリックス溶剤］テリポリ
オール（分子量５０００）：１００重量部。ウレタン変
性ＭＤI：１８重量部。ヘキサメチレンジアミン：２重
量部。テトラプチルアンモニューム過塩素塩：０．５重
量部。ケッチェンブラック：０．２重量部。１，４ブタ
ジエンオール。

【００８９】そして、その溶剤中に、粒状のフィラーと
して酸化スズ１０重量部（一次粒子状態で０.２μ
ｍ）、ステアリン酸１重量部、加硫促進剤１重量部、繊
維状のフィラーとしてホウ酸アルミニウム２０重量部
（１次粒子状態で、軸径２μｍ、軸長７μｍ）を混合
し、混合溶液を作成する。

【００９０】上記、混合溶液を遠心成型機に注入し、成
型温度１４０℃で、約１５分程度焼成する。この時、遠
心成型機の回転数があまり速すぎると、すべてのフィラ
ーが遠心成型機の内周面側に偏在してしまうので、装置
の外周が約６０〜２００φの場合は５００r.p.m もしく
は１０００r.p.m程度とする必要がある。

【００９１】この結果、大きさが小さい粒状のフィラー
が表面部４５に偏在し、それよりも大きい繊維状のフィ
ラーが裏面部４６に偏在する。

【００９２】なお、遠心成型回転数５００r.p.mで成型
したベルト径１６８φ、厚さ１５０μｍ、巾３３０ｍｍ
のベルトの場合は、表面から厚さ約３０μｍ付近まで酸
化スズが分散し、それより裏面側に繊維状のフィラーが
厚さ１００μｍに渡って偏在した。

【００９３】次に、必要に応じてベルト表面に保護層４
４を塗布する。

【００９４】この工程は、ベルトの表面性や、表面抵抗
を独立して調整する場合に実施する工程であって、全て
のベルトについて必要となるものではない。

【００９５】ここでは、上記成型されたベルトに、４フ
ッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を含有したウレタン変性
エマルション塗料と硬化剤であるシランカップリング剤
で構成されたＪＬＹ−８４１Ｂ（日本アチソン社製）塗
料を、例えば静電塗装法により塗装し、膜厚５μの導電
性保護層を形成する。

【００９６】ちなみに、電気抵抗はＤＣ５００Ｖ印加時
に、基材込みで１０^11.5Ω・Ｃｍである。

【００９７】次に、本発明の画像形成装置の実施形態に
ついて説明する。

【００９８】図６は、本発明の画像形成装置の実施形態
を示す概略構成図である。

【００９９】図６において、駆動用制御ボード１は画像
形成装置全体を制御し、スキャナ２は駆動制御ボード１
の指令に基づいて画像信号に応じたレーザ光を発射す
る。感光体３は帯電装置（図示しない）から電荷を供給
されて帯電し、レーザ露光装置２からレーザ光の照射を
受けて画像信号に基づく潜像を形成する。その潜像は現
像装置４により現像されてトナー像となり、１次転写ロ
ール５の転写電界によって中間転写ベルト６に転写され
る。

【０１００】ここで、本実施形態においては、この中間
転写ベルトに本発明の実施形態のシームレスベルトが用
いられている。

【０１０１】中間転写ベルト６は搬送ロール１２により
Ａ方向に循環移動し、感光体３上のトナー像はイエロ
ー、マゼンダ、シアン、ブラックの順に中間転写ベルト
６に転写される。これらのトナー像が転写された中間転
写ベルト６は、ロール（図示しない）で搬送されてきた
用紙（図示しない）を２次転写ロール７との間に挟みつ
け、２次転写ロール７の転写電界によりこれらのトナー
像を一括して用紙に転写する。トナー像が転写された用
紙８は圧力ロール１１の圧力下で定着ロール９により定
着される。

【０１０２】一方中間転写ベルト６上の残留トナーはク
リーナ１０により回収されて、再度現像工程にまわされ
る。

【０１０３】なお、図５に示した粒状のフィラー４３と
して、酸化スズなどの金属酸化物を表面部に偏在させた
シームレスベルトは、カーボンブラックを偏在させたも
のと異なり、ベルト自体に電荷が蓄積されないので、中
間転写方式の画像形成装置に一般的に設けられている、
中間転写ベルトのクリーナ１０を省くことができる。

【０１０４】また、表面にフッ素樹脂などを塗布して保
護層４４を設けたベルトを用いる場合は、トナーの離型
性が向上するので、いわゆる中抜けなどの改善に有効で
ある。

【０１０５】上述するように、本発明の実施形態のシー
ムレスベルトは、強度、密着性、所定の導電性を満た
し、しかも低コストであることから、本実施形態で示す
中間転写ベルト以外にも用いることができる。

【０１０６】画像形成装置には本実施形態で示したもの
のほか、表面に記録媒体を担持して、像担持体上に形成
されたトナー像がその記録媒体に転写される転写位置に
搬送する用紙搬送ベルトを用いる画像形成装置があり、
その用紙搬送ベルトに本発明のシームレスベルトを用い
ることができる。

【０１０７】また本実施形態ではロール式の定着装置が
用いられているが、表面にトナー像の転写を受けた記録
媒体に接触してそのトナー像を記録媒体に定着させる定
着ベルトを用いる画像形成装置があり、その定着ベルト
に本発明のシームレスベルトを用いることができる。

【０１０８】さらに、本実施形態においては図示してい
ない帯電装置が用いられているが、像担持体と接触する
ように支持されその像担持体を帯電させる帯電ベルトを
用いる画像形成装置があり、その帯電ベルトに本発明の
シームレスベルトを用いることができる。

【０１０９】

【実施例】（実施例１）本発明のシームレスベルトを中
間転写ベルトとして使用する場合のベルトの機械的強度
やトナー像の転写性能などを確認するために以下の実験
を行った。

【０１１０】実験に使用する画像形成装置の概略構成図
は、図６に示した概略構成図と同じであり、その説明を
省略し、以下には具体的構成条件を示す。

【０１１１】また、中間転写ベルトに用いるシームレス
ベルトの断面構成図は、図５に示した概略断面構成図と
同じであり、その説明を省略し、具体的構成条件のみを
示す。

【０１１２】なお、本実施例をはじめ他の実施例や比較
例として以下に示す実験結果を、転写時における色ずれ
の有無、１００％モジュラスにおける強度、絶縁耐圧
（１０００Ｖ印加時のリークの有無）に関し、表１にま
とめて示す。

【０１１３】感光体；ＯＰＣ感材。プロセス速度；８０ｍｍ／ｓ現像剤担持体；１５φのアルミの中空パイプにアルマイト処理を施したもの（表面粗さＲａ：１.０）トナー層形成部材；厚さ０.５ｍｍのＳＵＳ板にゴム硬度５０度のシリコンゴムを貼り合わせたものをドクタ方式で設定したもの転写装置；発泡性シリコンゴムにイオン導電体を配合したもので、φ２０の体積抵抗率が１０⁸Ω.Ｃｍ潜像電位；−１００Ｖ背景部位；−３５０Ｖ中間転写ベルト；下記の基材にフィラーを混合したものを遠心成型したベルト基材：テリボリオール（分子量５０００）１００重量部（旭硝子社製）ウレタン変性ＭＤI １８重量部（住友バイエル社製）ヘキサメチレンジアミン２重量部テトラプチルアンモニューム過塩素塩０．５重量部ケッチェンブラック０．２重量部（ライオンアクゾ社製）１，４ブタジエンオールフィラー：酸化スズ１０重量部（触媒化成工業製）ホウ酸アルミニウム（１次粒子状態で軸径２μｍ，軸長μｍ，）２０重量部（三井金属製）リブ：２次焼成時に、型の中で同時融着。焼成温度１４０℃ 遠心成型時の回転数；５００r.p.m 膜厚；１５０μｍ外径；１６８φ 幅；３３０ｍｍベルトの表面抵抗；１０ ¹¹Ω／□ 体積抵抗；１０⁸Ω.Ｃｍ定着装置；厚さ０.５ｍｍのＳＵＳ材を使用したψ４０の中空パイプを使用ヒートランプ；定格６５０のタングステンランプ圧力ロール；ＳＵＳ３３０φの円筒に肉厚５０μｍのゴム層を被覆して使用クリーナ；ナイロンブラシのシャフトにＤＣバイアス電圧５００Ｖ印加冷却ファン；長尺の電動ファンを使用用紙；Ｊ紙（富士ゼロックス社製。

【０１１４】このようにして形成された中間転写ベルト
は、機械的強度は１００％モジュラスが３９.２ＭＰａ
で、表面部の硬度がＪＩＳ−Ａ硬度で、２０度以下のハ
イブリッドなベルトであった。このベルトをベルトのテ
ンション４９Ｎで、プロセス速度を上記の速度で回転し
ても転写時の色ずれを１００μｍ以下に抑えることがで
きた。また、トナーの飛び散りもなく、良好な画像が得
られた。

【０１１５】（実施例２）上記実施例１で設定した具体
的構成条件のうち、基材に添加する繊維状のフィラーを
チタン酸カリウムに変更し、繊維状のフィラーを１５μ
ｍの長さのものに変更した。

【０１１６】このようにする事で、ベルトの強度が向上
し、１００％モジュラスで４９ＭＰａとなり、ベルトの
剛性を確保しながらも表面部の硬度はＪＩＳ−Ａ硬度で
２０度以下とすることができた。

【０１１７】さらに、ベルトが回転するプロセス速度を
実施例１の約２倍にアップさせてもベルト自体に何ら問
題は生ぜず、色づれのない高品位なカラー画像を安定し
て得ることができた。なお、この時はＲ紙（富士ゼロッ
クス社製）を使用した。

【０１１８】（実施例３）上記実施例１で設定した具体
的構成条件のうち、弾性基材の主原料をポリエステルポ
リオールに変更するとともに、表面部に偏在させる粒状
のフィラーをチタニアと酸化スズ各５重量部づつに変更
して成型した。また、低コスト化のため、転写ロールは
金属ロールに変更した。

【０１１９】このような構成条件とした場合、フィラー
の含有量は増加させていないので、機械的弾性力への影
響は少なくて済み、かつ粒状のフィラーが偏在する表面
部の抵抗を容易に調整することができた。このときの表
面抵抗は１０¹² Ω／□であった。なお、ここでは、用
紙はＲ紙（富士ゼロックス社製）を使用し、安定して高
品位なカラー画像を高速で得られた。

【０１２０】（実施例４）上記実施例１で設定した具体
的構成条件のうち、繊維状のフィラーの添加量を１５重
量部に減少させて実施した。

【０１２１】この条件で成型すると、繊維状のフィラー
の分散する厚さが８０μｍとなり、粒状のフィラーであ
る酸化スズの分散する厚さが６０μｍとなった。

【０１２２】この条件では、酸化スズが分散する弾性部
分は厚みが増すので、転写時の密着性をより一層確保で
き、特に、ハイライト部の孤立粒子の転写性が向上し
た。

【０１２３】（実施例５）実施例３の構成条件のまま、
中間転写ベルトの表面に、フッソ系ポリマであるＰＶＤ
Ｆをデイップコートして厚さ約１０μｍの保護層を得
た。

【０１２４】このように、トナーが離型しやすい材料を
表面に塗布することにより、ベルトの残留トナーは回収
しやすくなり、安定して高品位のカラー画像を得ること
ができた。

【０１２５】（比較例１）実施例１と同様な構成条件の
まま、中間転写ベルトの成型回転数を２０００r.p.mに
したところ、添加した粒状フィラーも繊維状フィラーも
すべて遠心成型機の型側に偏在してしまい、表面部が硬
く、１００％モジュラスが２９.４ＭＰａとなった。ま
た、ベルト表面にフィラーの一部が露出し、表面性を確
保できなかった。

【０１２６】（比較例２）実施例１と同様な構成条件
で、繊維状フィラーの代わりに粒子径０.７μｍ程度の
酸化スズを３０重量部添加した。

【０１２７】この条件で作成されたベルトでは、ベルト
の厚さ方向にフィラーが均一に分散しているものの、機
械的強度はほとんど変わらず、１００％モジュラスが
９.８ＭＰａ程度であった。また、厚さ方向に均一に分
散したため、表面部に弾性層を形成することができなか
った。

【０１２８】（比較例３）実施例１と同様な構成条件
で、表面部に偏在させるフィラーの分量を１０重量部か
ら５重量部に減らし、遠心成型機の回転数を８００r.p.
mに上げた。

【０１２９】この条件に変更すると、表面部に偏在する
フィラーの分量が少なく、かつ遠心力が強くなっている
ため表面からわずか５μｍ以下にしか偏在せず、弾性力
がＪＩＳ−Ａ硬度で、４０度以上になってしまい必要な
弾性力を発現できなかった。

【０１３０】（比較例４）実施例１と同様な構成条件
で、繊維状のフィラーの分量を５重量部に減らし、成型
機の回転数を３００r.p.mに落として成型した。

【０１３１】この条件で成型されたベルトは、繊維状フ
ィラーが裏面部に厚さ５０μｍで分散し、粒子状のフィ
ラーである酸化スズが表面部に厚さ９０μｍに渡って分
散した。この場合は、弾性部の厚さが約９０μｍになっ
てしまったため、一部クラックが生じた。

【０１３２】

【表１】

【０１３３】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、コストの安い弾性部材を用いて単一層からなる低コ
ストのシームレスベルトを提供することができる。ま
た、弾性部材に添加する添加物の種類や添加量を変える
ことによりシームレスベルトの強度や密着性などを任意
に変化させることができる。また、製造方法もコストア
ップにつながる複数の工程を経ることなく、一度の成型
工程で、エンドレスベルト状に成型できる。さらに、こ
のシームレスベルトを画像形成装置の各プロセスに用い
れば低コストで良質なカラー画像が得られる画像形成装
置を提供できる。特に中間転写ベルトとして用いればト
ナーの飛び散りや色づれのほとんどない高品位なカラー
画像を安定して提供できる。

【図面の簡単な説明】．

【図１】従来例として示す導電性シームレスベルトの概
略断面構成図である。

【図２】従来例として示すエンドレスベルトの概略断面
構成図である。

【図３】従来例として示す中間転写ベルトの概略断面構
成図である。

【図４】一例として拡大して示す補強用繊維部材の概略
斜視図である。

【図５】本発明のシームレスベルトの実施形態を示す概
略断面構成図である。

【図６】本発明の画像形成装置の実施形態を示す概略構
成図である。

【符号の説明】

１制御ボード２レーザ露光装置３感光体４現像装置５１次転写ロール６中間転写ベルト７２次転写ロール８用紙９定着ロール１０クリーナ１１圧力ロール１２搬送ロール３０表面層３１中間層３２内層３３塗装膜３４補強フィルム３５，３６弾性層３７補強用繊維部材３８織布状４１基材４２繊維状の第２のフィラー４３粒状の第１のフィラー４４保護層４５表面部４６裏面部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｋ 7/02 Ｃ０８Ｋ 7/02 9/00 9/00 Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｇ０３Ｇ 15/16 Ｇ０３Ｇ 15/16 // Ｂ２９Ｋ 75:00 Ｂ２９Ｋ 75:00 105:16 105:16 Ｂ２９Ｌ 29:00 Ｂ２９Ｌ 29:00 (72)発明者林和廣神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者岩崎仁神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内Ｆターム(参考） 2H032 AA15 BA09 BA18 BA23 3F049 AA06 BA13 LA02 LA05 LA07 LB03 4F071 AA41 AA51 AA53 AB03 AB18 AB27 AC05 AC12 AD01 AD02 AE15 AF20 AF37 AF39 AH12 AH16 AH17 BC01 4F205 AA16 AA31 AB11 AB16 AB17 AB18 AB25 AC05 AG16 AR09 GA01 GB01 GC04 GE02 GE22 GF01 GF21 GF27 GN01 GN13 GN24 4J002 CC161 CK021 DA026 DA036 DE016 DE017 DE096 DE136 DE186 DE187 DK007 FA047 FA086 FD016 FD017 GP00 GQ00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】添加物の厚み方向の偏在により表面と裏面
とで異なる性質を持つ単一層からなる基材を有すること
を特徴とするシームレスベルト。
【請求項２】前記添加物が、平均形状が相互に異なる複
数種類のフィラーの混合物からなることを特徴とする請
求項１記載のシームレスベルト。
【請求項３】前記添加物が、粒状の第１のフィラーと、
繊維状の第２のフィラーとを含むことを特徴とする請求
項１記載のシームレスベルト。
【請求項４】相対的に、前記第１のフィラーが表面側に
偏在するとともに、前記第２のフィラーが裏面側に偏在
してなることを特徴とする請求項１記載のシームレスベ
ルト。
【請求項５】前記基材が弾性材であることを特徴とする
請求項１記載のシームレスベルト。
【請求項６】表面にフッ素系樹脂からなる保護層を有す
ることを特徴とする請求項１記載のシームレスベルト。
【請求項７】前記第１のフィラーは、カーボンブラック
または導電性金属酸化物からなるものであることを特徴
とする請求項３記載のシームレスベルト。
【請求項８】前記第２のフィラーは、導電性金属酸化物
からなるものであることを特徴とする請求項３記載のシ
ームレスベルト。
【請求項９】前記基材中の前記第１のフィラーが偏在す
る部分の厚さが５μｍ以上、１００μｍ以下であること
を特徴とする請求項４記載のシートベルト。
【請求項１０】前記基材中の前記第２のフィラーが偏在
する部分の厚さが５０μｍ以上、１ｍｍ以下であること
を特徴とする請求項４記載のシートベルト。
【請求項１１】前記第１のフィラーが偏在する部分のヤ
ング率が１０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項
４記載のシートベルト。
【請求項１２】前記第２のフィラーが偏在する部分のヤ
ング率が２０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項
４記載のシートベルト。
【請求項１３】前記基材の表面に近接した部分が他の部
分の体積抵抗率よりも最も高い体積抵抗率を有すること
を特徴とする請求項４記載のシームレスベルト。
【請求項１４】前記第２のフィラーは、導電処理された
チタン酸カリウムまたは導電処理されたホウ酸アルミニ
ウムであることを特徴とする請求項８記載のシームレス
ベルト。
【請求項１５】単一層からなる基材を有するシームレス
ベルトの製造方法において、マトリックス溶剤中に添加
物を混合し、遠心成型により、厚み方向の偏在により表
面と裏面とで異なる性質を持つ単一層からなる基材を形
成することを特徴とするシームレスベルトの製造方法。
【請求項１６】前記マトリックス溶剤中に平均形状が相
互に異なる複数種類のフィラーを混合し、遠心成型する
ことを特徴とする請求項１５記載のシームレスベルトの
製造方法。
【請求項１７】シームレスベルトとして製造された後の
該シームレスベルトを構成する基材が添加物の厚み方向
の偏在により表面と裏面とで異なる性質を持つ単一層を
構成するように、遠心成型時の回転数を調整することを
特徴とする請求項１５記載のシームレスベルトの製造方
法。
【請求項１８】シームレスベルトとして製造された後の
該シームレスベルトがエンドレスベルト状になるよう
に、添加物が混合されたマトリックス溶剤を遠心成型機
のシリンダー状の支持体の内周面に注入して遠心成型す
ることを特徴とする請求項１５記載のシームレスベルト
の製造方法。
【請求項１９】像担持体上にトナー像を形成し、該トナ
ー像を最終的に所定の記録媒体上に転写して定着するこ
とにより、該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を
形成する画像形成装置において、画像形成のいずれかの
プロセスにシームレスベルトが用いられ、該シームレス
ベルトが、添加物の厚み方向の偏在により表面と裏面と
で異なる性質を持つ単一層からなる基材を有することを
特徴とする画像形成装置。
【請求項２０】前記シームレスベルトが、前記像担持体
上に形成されたトナー像の転写を受けて、該トナー像
を、所定の記録媒体に二次転写する二次転写装置に搬送
する中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１９
記載の画像形成装置。
【請求項２１】像担持体上にトナー像を形成し、該トナ
ー像を最終的に、所定の記録媒体上に転写して定着する
ことにより該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を
形成する画像形成装置において、前記像担持体上に形成
されたトナー像の転写を受けて、該トナー像を、所定の
記録媒体に二次転写する二次転写装置に搬送する中間転
写ベルトを備え、該中間転写ベルトが、添加物の厚み方
向の偏在により表面と裏面とで異なる性質を持つ単一層
からなる基材を有するとともに該基材の表面にフッ素樹
脂からなる保護層を有するシームレスベルトからなるも
のであることを特徴とする画像形成装置。