JP2007193206A

JP2007193206A - 導電性エンドレスベルト

Info

Publication number: JP2007193206A
Application number: JP2006012659A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ando; 幸夫安藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2007-08-02

Abstract

【課題】ベルト本体−ガイドリブ間における接着性に優れ、走行状態の変動や環境温度変化などによるガイドリブの剥離を生ずることがない導電性エンドレスベルトを提供する。
【解決手段】樹脂材料からなる無端ベルト状のベルト本体１と、ベルト本体の内周面上に、走行方向に沿って設けられた少なくとも１本のガイドリブ２とを備える導電性エンドレスベルトである。ガイドリブの、ベルト本体に対向する側の表面に、長手方向に方向性を有する突起部２１が複数形成されて、表面が長手方向において断面鋸歯状をなし、かつ、ベルト本体とガイドリブとの間に、接着部３，４が設けられてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は導電性エンドレスベルト（以下、単に「ベルト」とも称する）に関し、詳しくは、複写機やプリンター、特にはカラーレーザープリンター等の電子写真装置や静電記録装置等において、転写ベルトや転写搬送ベルト等として用いられる導電性エンドレスベルトに関する。

従来から、複写機、プリンター等における静電記録プロセスでは、まず、感光体（潜像保持体）の表面を一様に帯電させ、この感光体に光学系から映像を投射して光の当たった部分の帯電を消去することによって静電潜像を形成し、次いで、この静電潜像にトナーを供給してトナーの静電的付着によりトナー像を形成し、これを紙、ＯＨＰ、印画紙等の記録媒体へと転写することにより、プリントする方法が採られている。

かかる静電記録プロセスにおいては、トナー像の転写を行うための転写部材として、樹脂材料やゴムを基材とする無端ベルト状の導電性エンドレスベルトが使用されている。かかる導電性エンドレスベルトは、通常、駆動ローラ等の駆動部材を介して循環駆動されて、転写プロセスに供される。

この際、駆動部材との間の幅方向のずれを防止してベルトの蛇行防止を図る目的で、ベルト本体の内周側の駆動部材と接触する面上に、駆動部材と嵌合可能な形状を有するガイドリブを設けることが行われている。ベルト本体にガイドリブを取り付ける方法としては、従来、簡便性およびガイドリブの即装着性の観点より、工業用両面テープが一般的に使用されている（例えば、特許文献１，２等に記載）。また、ベルト本体とガイドリブとのより強固な接着を得るために、ガイドリブ材の表面に付着する離型剤や汚れ等を除去する方法として、ベルトサンダーや紙ヤスリなどによるバフ加工が知られている。
特開２０００−１３１９９８号公報特開２０００−１３１９９９号公報

しかしながら、従来一般に行われているバフ加工では、ガイドリブ表面の平滑性や均一な表面粗さを十分得ることが困難であり、そのため所望の強固な接着力が得られないという欠点があった。その結果、実機のプリンタ内で転写ベルトを走行させた際に大きな斜行力を受けたり、装置内の温度が４０〜６０℃程度上昇するなどの場合に、ベルト本体／ガイドリブ間で剥離が生じてしまうという問題があった。従って、ベルト本体−ガイドリブ間においてより強固な接着を図ることができ、走行状態の変動や環境温度変化などによる剥離を生じないベルトを実現できる技術が求められていた。

そこで本発明の目的は、ベルト本体−ガイドリブ間における接着性に優れ、走行状態の変動や環境温度変化などによりガイドリブの剥離を生ずることがない導電性エンドレスベルトを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、ガイドリブの表面を、所定形状に形成することで、ベルト本体／ガイドリブ間における接着性を向上することが可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の導電性エンドレスベルトは、樹脂材料からなる無端ベルト状のベルト本体と、該ベルト本体の内周面上に、走行方向に沿って設けられた少なくとも１本のガイドリブとを備える導電性エンドレスベルトにおいて、
前記ガイドリブの、前記ベルト本体に対向する側の表面に、長手方向に方向性を有する突起部が複数形成されて、該表面が長手方向において断面鋸歯状をなし、かつ、前記ベルト本体とガイドリブとの間に、接着部が設けられてなることを特徴とするものである。

本発明のベルトにおいて好適には、前記ガイドリブの、前記ベルト本体に対向する側の表面の表面粗さＲａは２０μｍ以上であり、また、前記突起部の、長手方向断面内における形成角度αは、好適には１０〜７０°である。

また、本発明においては、前記接着部を、ポリイソシアネートを主成分とするプライマー層と、ウレタン系ホットメルト接着剤からなる接着層とからなるものとすることが好ましい。この場合、前記ガイドリブはポリウレタンエラストマーからなることが好ましく、また、前記接着層の厚みは、好適には５０μｍ〜１５０μｍである。さらに、好適には、前記ベルト本体、プライマー層、接着層およびガイドリブが、加熱処理により一体化されてなる。

本発明によれば、上記構成としたことにより、ベルト本体−ガイドリブ間における接着性に優れ、走行状態の変動や環境温度変化などによるガイドリブの剥離を生ずることがない導電性エンドレスベルトを実現することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１（ａ）に、本発明の導電性エンドレスベルトの、ガイドリブが設けられた部分の周方向部分断面図を示す。図示するように、本発明のベルトは、無端ベルト状のベルト本体１と、その内周面上に、走行方向に沿って設けられた少なくとも１本のガイドリブ２とを備えており、ガイドリブ２の、ベルト本体１に対向する側の表面に、長手方向、即ち、周方向に方向性を有する突起部２１が複数形成されて、かかる表面が長手方向において断面鋸歯状をなすとともに、ベルト本体１とガイドリブ２との間に、接着部３，４が設けられてなる。

ガイドリブ２の表面を、方向性を有する突起部２１からなる断面鋸歯状に形成したことで、図４に示すように、この鋸歯状の突起部２１の順方向にプーリ（駆動部材）３０を回転させてベルトを走行させた際において、ベルト本体１−ガイドリブ２間のより強固な接着性を得ることができ、これにより、ベルト本体１とガイドリブ２との間における剥離の発生を防止して、ベルトの耐久性を向上させることが可能となった。

かかる突起部２１を形成するための手法としては、図２（ａ），（ｂ）に示すように、ガイドリブ２の表面を、平面研削盤２０を用いて研削する方法が好適である。従来のベルトサンダーや紙やすりを用いた研削では、研削目に所望の方向性を付与することができず、また、表面状態が不均一となってしまうため、本発明には適さない。なお、図２中の（ｂ）は、（ａ）中の符号Ａで示す部分の拡大図である。

また、ガイドリブ２の、かかる突起部２１を形成した表面の表面粗さＲａは、好適には２０μｍ以上、より好適には２３〜４５μｍ程度とする。表面粗さＲａが２０μｍ未満であると、本発明の所望の効果が得られない。

さらに、突起部２１の、長手方向断面内における形成角度αは、１０〜７０°の範囲内とすることが好ましい（図１（ｂ）参照）。この角度αが１０°未満であると、突出部２１の頂点部に界面応力が加わると破壊してしまい、７０°を超えると投錨効果が失われて十分な接着強度が得られないため、いずれも好ましくない。

本発明のベルトにおいては、ガイドリブ２の表面に上記突起部２１を設けたことにより、ベルト本体１−ガイドリブ２間の接着性向上効果が得られるものであり、その具体的な材質等については特に制限はされず、常法に従い適宜決定することが可能である。

本発明のベルトにおけるベルト本体１は、基材樹脂に対し導電性材料等の添加剤が適宜配合された樹脂材料からなる。本発明のベルトに用いることのできる基材樹脂としては、特に制限されるものではなく、ナイロン（ポリアミド（ＰＡ））樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリエステル樹脂、例えば、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）やポリブチレンナフタレート樹脂（ＰＢＮ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）等、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、その他ポリオレフィン系樹脂とその混合系等の各種樹脂を好適に用いることができ、これらのうちいずれか２種以上のポリマーアロイまたはポリマーブレンドなども用いることができる。

導電性材料は、ベルトの導電性を調整するために用いられ、高分子イオン導電剤やカーボンブラックを好適に用いることができる。使用可能な高分子イオン導電剤としては、例えば、Ｉｒｇａｓｔａｔ（登録商標）Ｐ１８およびＩｒｇａｓｔａｔ（登録商標）Ｐ２２（共に、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ・インコーポレーテッド製）、ペレスタット３００，３０３（三洋化成（株）製）、サンコノールＴＢＸ−３１０（三光化学工業（株）製）等が挙げられ、これらは市場で容易に入手可能である。また、カーボンブラックとしては、具体的には例えば、ケッチェンブラックやアセチレンブラック、ＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡＦ，ＦＥＦ，ＧＰＦ，ＳＲＦ，ＦＴ，ＭＴ等のゴム用カーボンブラック、酸化カーボンブラック等のインク用カーボンブラック，熱分解カーボンブラック等を挙げることができる。高分子イオン導電剤の添加量は、基材樹脂１００重量部に対し、通常１〜５００重量部、好ましくは１０〜４００重量部程度であり、カーボンブラックの添加量は、基材樹脂１００重量部に対し、５〜３０重量部程度とすることができる。

また、その他の導電性材料として、例えば、ラウリルトリメチルアンモニウム、ステアリルトリメチルアンモニウム、オクタデシルトリメチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸・ジメチルエチルアンモニウムの過塩素酸塩、塩素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エトサルフェート塩
、ハロゲン化ベンジル塩（臭化ベンジル塩、塩化ベンジル塩等）等の第４級アンモニウムなどの陽イオン界面活性剤；脂肪族スルホン酸、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫酸塩、高級アルコール燐酸エステル塩等の陰イオン界面活性剤；各種ベタイン等の両性イオン界面活性剤；高級アルコールエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル等の非イオン性帯電防止剤などの帯電防止剤、ＬｉＣＦ₂ＳＯ₂、ＮａＣｌＯ₄、ＬｉＢＦ₄、ＮａＣｌ等の周期律表第１族の金属塩；Ｃａ（ＣｌＯ₄）₂等の周期律表第２族の金属塩；天然グラファイト、人造グラファイト等；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅等の金属および金属酸化物；ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマーなどを用いることもできる。

さらに、本発明に係るベルト本体１に用いる樹脂材料には、所望に応じ、他の機能性成分として、例えば、各種充填材、カップリング剤、酸化防止剤、滑剤、表面処理剤、顔料、紫外線吸収剤、帯電防止剤、分散剤、中和剤、発泡剤、架橋剤等を適宜配合することもでき、着色剤を添加して着色を施してもよい。

なお、ベルト本体１の厚さは、転写搬送ベルトまたは中間転写部材等の形態に応じて適宜選定されるものであるが、好ましくは０．０５〜０．２ｍｍの範囲内である。また、その外表面の表面粗さとしては、好適には、ＪＩＳ１０点平均粗さＲｚで１０μｍ以下、特に６μｍ以下、更には３μｍ以下とする。

ガイドリブ２は、前述したように、ベルトと駆動部材との間の幅方向のずれを防止して蛇行防止を図るために少なくとも１本設けるものであり、その形状や寸法、本数等については、駆動部材との関係で適宜決定することができ、特に制限されるものではない。ガイドリブ２の材質としては、特に制限されるものではなく、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）、ネオプレンゴム、ウレタンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム等の各種エラストマーを使用することができるが、強度や耐久性等の観点から、好適にはポリウレタンエラストマーを用いる。ポリウレタンエラストマーとしては、ソフトセグメントがポリエステルのものまたはポリエーテルのもののいずれであってもよい。ガイドリブ２は、好適には、ＪＩＳ硬度で５０°以上９０°以下となるよう形成する。

接着部としては、ベルト本体１とガイドリブ２とを接着することができるものであれば、いかなる接着材料を用いて形成してもよい。例えば、慣用の両面テープを用いることもできるが、本発明において好適には、図１（ａ）に示すように、ポリイソシアネートを主成分とするプライマー層４と、ウレタン系ホットメルト接着剤からなる接着層３との積層からなる接着部とする。かかるプライマー層４と接着層３とを用いて接着することとしたことで、ベルト本体１とガイドリブ２との間に化学結合による強固な接着状態を形成することができ、走行中にベルトにかかる斜行力や環境温度の上昇などの外的要因によるガイドリブ２の剥離を、より確実に防止することが可能となる。

かかる接着層３は、ウレタン系ホットメルト接着剤からなり、離型式、または、ポリフィルム付きのホットメルトフィルムのいずれの形態のものであってもよい。接着層３の厚みとしては、５０μｍ〜１５０μｍ程度が好適である。接着層３に用いるウレタン系ホットメルト接着剤としては、具体的には例えば、ダイセルバリューコーティング（株）製のサーモライト６５０１などを用いることができる。

また、プライマー層４には、ポリイソシアネートを主成分とし、イソシアネート成分を１％以上含有するプライマーを好適に用いることができ、イソシアネート成分に酢酸エチル、酢酸ビニルなどの合成樹脂を添加したプライマーとして、具体的には（株）ブリヂストン製のアストロボンド１号などを好適に用いることができる。かかるプライマー層４は、上記プライマーを０．０００１〜０．００５ｇ／ｃｍ²程度でベルト本体１の表面に塗布することにより形成することができる。

なお、接着部をプライマー層４と接着層３との積層により形成する場合には、所望に応じ、接着層３とガイドリブ２との間に、さらにプライマー層４を設けて、接着性の更なる向上を図ることも可能である（図示せず）。

また、この場合、本発明のベルトは、上記ベルト本体１、プライマー層４、接着層３およびガイドリブ２を、加熱処理することにより一体化して形成することができる。具体的にはまず、ベルト本体１の内周面上のガイドリブ２との接合面に、ポリイソシアネートを主成分とするプライマーを０．０００１〜０．００５ｇ／ｃｍ²程度の塗布量にて塗布し、乾燥させて、プライマー層４を形成する。なお、接着層３−ガイドリブ２間にもプライマー層４を設ける場合には、ガイドリブ２のベルト本体１と接合する側の面にも、上記プライマーを同様に塗布、乾燥させておくことが必要である。

一方、この際、ガイドリブ２のベルト本体と接合する表面に、成型時に使用した離型剤等が付着している場合には、良好な接着性を得るために、あらかじめこれらを除去する処理を行うが、本発明においては、ここで、研磨やバフ等の従来の処理方法に代えて、平面研削盤を用いて研磨加工することで、かかる離型剤等の除去と同時に、本発明に係るガイドリブ２における突起部２１の形成を行う。

次いで、プライマー層４が内周面上に形成されたベルト本体１と、ウレタン系ホットメルト接着剤からなる接着層３と、ガイドリブ２とを順次積層して、加熱プレート１０間を通過させることによりこれらの加熱圧着を行い、一体化させる（図３参照）。この一体化の際の加熱圧着条件は、各構成部材の材質特性（熱軟化点）やガイドリブの架橋密度、耐熱性等により適宜決定することができる。加熱プレート１０としては、具体的には、高周波溶着機、電熱ヒータ溶着機、超音波溶着機などを好適に用いることができる。

さらに、無端ベルト状のベルト本体１の製法については、特に制限されるべきものではなく、例えば、二軸混練機により基材の樹脂成分と導電性材料等の機能性成分とを混練し、得られた混練物を環状ダイスを使って押出し成形することにより製造することができ、また、静電塗装等の粉体塗装法、ディップ法または遠心注型法も好適に採用することができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
（実施例１）
ポリアミド樹脂１００重量部と、導電性材料としてのカーボンブラック２０重量部とを、二軸混練機により溶融混練して、得られた混練物を環状ダイスを用いて押出成形することにより、内径２２０ｍｍ、厚み０．１４ｍｍ、幅２５０ｍｍの寸法を有する無端ベルト状のベルト本体１を得た。このベルト本体１の内周面上のガイドリブ２を接合する部分に、（株）ブリヂストン製アストロボンド１号を０．００２ｇ／ｃｍ²程度にて塗布し、乾燥させて、プライマー層４を形成した。

また、ポリウレタンエラストマー（ポリエステル系）を用いて厚み１．３〜１．４ｍｍ×幅４ｍｍのガイドリブ２を成型し、ベルト本体１に対向する側となる表面を、平面研削盤２０（日鋼（株）製，砥石：ＧＣ−８０ＨＨ，回転数：１８００ＲＰＭ）を用いて研磨加工することにより、付着した離型剤を除去するとともに、この表面に長手方向に方向性を有する突起部２１（角度α：３７°）を複数形成して、図１（ａ）に示すように、長手方向において断面鋸歯状をなすものとした。

ベルト本体１の内周面上に塗布形成されたプライマー層４上に、接着材料としてダイセルバリューコーティング（株）製サーモライト６５０１（ウレタン系ホットメルト接着剤，厚み１００μｍ）を用いて接着層３を形成し、さらに上記ガイドリブ２を積層して、図３に示すように、高周波溶着機１０を用いて加熱圧着することにより、実施例１の導電性エンドレスベルトを得た。

（比較例１）
ガイドリブ２表面の研磨加工を、ベルトサンダー（マキタ製，ＡＡ６０研磨ベルト使用）を用いて行った以外は実施例１と同様にして、比較例１の導電性エンドレスベルトを作製した。なお、研磨加工後のガイドリブ表面は、方向性を有しないランダムな粗面となった。

（比較例２）
ガイドリブ２表面の研磨加工を、紙やすり（ＡＡ４０使用）を用いて行った以外は実施例１と同様にして、比較例２の導電性エンドレスベルトを作製した。なお、研磨加工後のガイドリブ表面は、方向性を有しないランダムな粗面となった。

＜剥離強度測定＞
得られたベルトの一部を切り出してサンプルを作製し、ＪＩＳＫ６８５４に準拠して、ベルト本体１とガイドリブ２との間の１８０°剥離試験を行い、剥離強度を測定した。剥離強度は、１０Ｎ／４ｍｍ以上であれば良好である。

＜せん断強度測定＞
得られたベルトの一部を切り出してサンプルを作製し、ＪＩＳＫ６８５０に準拠して、ベルト本体１とガイドリブ２との間のせん断強度を測定した。せん断強度は、１５０Ｎ／２５ｍｍ以上であれば良好である。
これらの測定結果を、研磨処理後のガイドリブ表面の表面粗さＲａおよび研磨処理面の厚み性（最大厚みと最小厚みとの差）の評価結果とともに、下記表１中に示す。

上記表１に示すように、ガイドリブ２の、ベルト本体１に対向する側の表面を、研磨処理により所定の断面鋸歯状とするとともに、ベルト本体１とガイドリブ２との間に接着部を設けた実施例１のベルトにおいては、剥離強度およびせん断強度のいずれの評価結果についても、比較例に比し良好な結果が得られていることが確かめられた。

（ａ）は、本発明の一好適実施形態に係る導電性エンドレスベルトの周方向部分断面図であり、（ｂ）は、ガイドリブの拡大部分断面図である。（ａ）は、ガイドリブ表面の研磨加工を示す説明図であり、（ｂ）は、（ａ）中の符号Ａで示す部分の拡大図である。本発明に係る導電性エンドレスベルトの製造方法を示す概略断面図である。本発明の導電性エンドレスベルトを駆動した状態を示す概略断面図である。

符号の説明

１ベルト本体
２ガイドリブ
３接着層
４プライマー層
１０加熱プレート
２０駆動部材（プーリ）
２１突起部

Claims

樹脂材料からなる無端ベルト状のベルト本体と、該ベルト本体の内周面上に、走行方向に沿って設けられた少なくとも１本のガイドリブとを備える導電性エンドレスベルトにおいて、
前記ガイドリブの、前記ベルト本体に対向する側の表面に、長手方向に方向性を有する突起部が複数形成されて、該表面が長手方向において断面鋸歯状をなし、かつ、前記ベルト本体とガイドリブとの間に、接着部が設けられてなることを特徴とする導電性エンドレスベルト。
前記ガイドリブの、前記ベルト本体に対向する側の表面の表面粗さＲａが、２０μｍ以上である請求項１記載の導電性エンドレスベルト。
前記突起部の、長手方向断面内における形成角度αが、１０〜７０°である請求項１または２記載の導電性エンドレスベルト。
前記接着部が、ポリイソシアネートを主成分とするプライマー層と、ウレタン系ホットメルト接着剤からなる接着層とからなる請求項１〜３のうちいずれか一項記載の導電性エンドレスベルト。
前記ガイドリブがポリウレタンエラストマーからなる請求項４記載の導電性エンドレスベルト。
前記接着層の厚みが５０μｍ〜１５０μｍである請求項４または５記載の導電性エンドレスベルト。
前記ベルト本体、プライマー層、接着層およびガイドリブが、加熱処理により一体化されてなる請求項４〜６のうちいずれか一項記載の導電性エンドレスベルト。