JP2002268398A - 転写ベルト及びその製造方法 - Google Patents
転写ベルト及びその製造方法Info
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Abstract
係数が小さく、しかも長期間使用してもその摩擦係数が
上昇することのない表面層を有する転写ベルト及びその
製造方法を提供することにある。また有機溶剤の処理装
置を必要としない水系塗料を使用した転写ベルトの製造
方法を提供する。 【解決手段】半導電性ゴム状弾性体にて形成されたベル
ト基材層、及び表面側に表面層を有し、表面層は、カル
ボジイミド化合物にて架橋されたポリウレタンをバイン
ダー成分とする転写ベルトとする。表面層は、ポリ四フ
ッ化エチレン微粉末を含有することが好ましい。
Description
の電子写真方式による画像形成装置において感光体上、
転写ベルト上等に形成されたトナー画像を普通紙等に転
写する工程において使用される転写ベルトに関するもの
である。本発明の転写ベルトは、電子写真の基本原理を
使用する他の機器、例えばレーザービームプリンター、
ファクシミリ等にも使用可能であり、複数種のカラート
ナーを使用するカラー複写機に使用される中間転写ベル
トにも使用することができる。
写真方式の複写機などの画像形成装置は、光導電性を有
する感光体上に静電気的に付着したトナーにより形成さ
れたトナー画像を普通紙、フィルムなどに転写し、転写
されたトナー画像を担持した用紙をベルト等の送紙手段
により定着ローラーへと搬送し、加熱された定着ローラ
ーを通過させて用紙上に定着させることにより複写画像
ないしプリント画像を形成することを基本原理とするも
のである。
能と用紙送り機能を併せ持たせ、転写画像を鮮明にする
と共に部品点数の減少を図ることを目的として転写ベル
トが採用されつつある。
つとして、表面に付着する余分なトナーの除去が容易に
行えるクリーニング性能がある。即ち、通常の転写ベル
トにおいては、用紙を感光体との間にて挟持してトナー
画像を転写した後、1周して次に感光体との間で用紙を
挟持するまでの間に、ベルト表面に付着したトナーをク
リーニングして除去し、用紙の裏面の汚れを防止するこ
とが要求される。また中間転写ベルトにおいては、一旦
担持して形成したトナー画像を用紙に転写した後の表面
に残存するトナーを除去して次のトナー画像形成の鮮明
さを確保することが要求される。
レタンエラストマーを使用したクリーニングブレードを
使用し、ベルト表面に当接、摺動させることによって行
われ、クリーニングブレードとの摩擦係数の低減とトナ
ーのクリーニング除去性を改善するために、転写ベルト
の表面には、低摩擦係数となるような表面層が設けられ
る。
基材層として弾性体を使用したゴム状弾性体ベルトは、
一般的な転写ベルトとして、特開平7−56442号公
報に記載のベルトが、また中間転写ベルトとして、特開
平11−45015号公報、特開平2000−1985
5公報記載のベルトがそれぞれ公知である。
号公報に記載のベルトは、フルオロオレフィンとビニル
エーテルの共重合体をイソシアネート化合物にて架橋さ
せた樹脂層を表面層とするものである。
転写ベルトは、ポリオレフィン系ポリウレタンを表面層
構成樹脂としたものである。また特開平2000−19
855公報記載の中間転写ベルトは、ポリウレタン樹脂
を多官能イソシアネート化合物により架橋した樹脂を表
面層構成樹脂バインダーとしたものである。
リーニングブレードとの摩擦係数が小さいものであり、
クリーニング性能は良好であるが、長期にわたって使用
すると徐々に摩擦係数が上昇し、クリーニングブレード
が反転してクリーニング作用がなくなるという問題が発
生する。
使用した溶剤型の塗料を使用しており、有機溶剤の大気
中への揮散防止に相当の設備を必要とし、コスト的にも
問題がある。
ングブレードとの摩擦係数が小さく、しかも長期間使用
してもその摩擦係数が上昇することのない表面層を有す
る転写ベルト及びその製造方法を提供することにある。
また本発明の目的は有機溶剤の処理装置を必要としない
水系塗料を使用した転写ベルトの製造方法を提供するこ
とにある。
を達成すべく、水系ポリウレタン塗料の架橋剤について
鋭意研究したところ、水溶性ないし水分散性カルボジイ
ミド化合物を架橋剤として使用し、架橋ポリウレタン樹
脂バインダーとすることにより、長期間使用してもクリ
ーニングブレードとの摩擦係数が上昇することのない表
面層が得られることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
されたベルト基材層、及び表面側に表面層を有する転写
ベルトであって、前記表面層は、カルボジイミド化合物
にて架橋されたポリウレタンをバインダー成分とするこ
とを特徴とする。
末を含有することが好ましい。半導電性とは、体積抵抗
率が105 〜1012Ω・cmの範囲にあるものである。
ポリウレタンは、硬度をある程度高くすると、クリーニ
ングブレードとの摩擦係数は低くなるが、転写ベルトの
可とう性が低下する場合があり、表面層の厚みも制限さ
れる。ポリ四フッ化エチレン微粉末を添加することによ
り、比較的柔軟なポリウレタンを使用しても、表面層に
潤滑性とクリーニング容易性を付与することが可能とな
る。
含有することが、長期間使用してもクリーニングブレー
ドとの摩擦係数が上昇することのない表面層が得られ、
好ましい。
されたベルト基材層、及び表面層を有する転写ベルトの
製造方法であって、ベルト基材層を製造する基材層形成
工程、表面層を形成する表面層形成工程を有し、前記表
面層形成工程は、ポリウレタンと架橋剤としてカルボジ
イミド化合物をバインダー形成成分として含む表面層形
成塗料を塗布する工程を含むことを特徴とする。
レン微粉末を含有することが好ましい。また、前記表面
層形成塗料は、さらに金属酸化物微粉末を含有すること
を特徴とするが好ましい。
成塗料が水系ポリウレタン塗料であり、前記カルボジイ
ミド化合物は、水溶性ないし水分散性カルボジイミド化
合物であることが特に好ましい。
溶剤の作業環境や大気中への揮散による問題が発生せ
ず、従って、有機溶剤の除去設備、ないし処理設備等も
不要である。
物微粉末を、水にて湿潤した状態で前記水系ポリウレタ
ン塗料に添加することが金属酸化物微粉末を均一に分散
することができるため、好ましい。
状などの状態であり、水系塗料に添加、撹拌するとママ
コ(金属酸化物微粉末の分散不良の粒状の塊)を作るこ
となく、容易にかつ均一に分散可能な状態をいう。また
水系塗料とは、水にて希釈して塗装可能な塗料であれば
よく、親水性の有機溶剤を少量含んでいてもよい。
いて、添加することが好ましい金属酸化物微粉末として
は、マグネシウム、チタン、錫、亜鉛、鉄、コバルト、
ニッケルから選択される1以上の金属の酸化物の微粉末
の使用が好ましく、特に酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタン
の微粉末の添加が好ましい。
対して10〜60重量%であることが好ましい。樹脂成
分とは、ポリウレタン樹脂とポリ四フッ化エチレンなど
の樹脂成分の合計をいう。
ルト基材層を構成する材料は、転写ベルトに使用される
公知のゴム状弾性体である架橋タイプのゴム材料(加硫
ゴム)、熱可塑性エラストマーは、とくに限定なく使用
可能である。
硫ゴムは、原料ゴム、充填剤、加硫剤、加工助剤等を含
む公知の組成にて形成される。原料ゴム材料は、一般的
なジエン系ゴム、例えばスチレン・ブタジエンゴム(S
BR)、ポリイソプレンゴム(IIR)、エチレン・プ
ロピレン・ジエンゴム(EPDM)、ポリブタジエンゴ
ム(BR)、アクリルゴム(ACM,ANM)等は限定
なく使用可能であるが、比較的極性が高く、従ってそれ
自体が半導電性に近い体積抵抗率を有し、成形時の金型
内の流動性が良好であることから、アクリロニトリル・
ブタジエンゴム(NBR)、水素添加NBR、クロロプ
レンゴム(CR)、エピクロルヒドリンゴム(CO、E
CO)、ポリウレタンゴム(PUR)の使用が好まし
い。
く、配合原料ゴム全体としての流動性が改善される熱可
塑性樹脂を併用することは好ましい態様である。このよ
うな熱可塑性樹脂としては、ポリエチレンやポリプロピ
レン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル等のポリハロ
ゲン化ビニル、塩素化ポリエチレン等のハロゲン化ポリ
オレフィン、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポ
リ酢酸ビニル、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ス
チレン・アクリル共重合体、ABS樹脂等の熱可塑性樹
脂が例示される。これらの熱可塑性樹脂は単独で使用し
てもよく、また2種以上を併用してもよい。
使用する原料ゴム自体が目的とする体積抵抗率を有して
いる場合以外は、一般的に上記原料ゴムは絶縁性である
ため、導電性添加剤が添加される。
するために使用される導電性添加剤としては、カーボン
ブラックの使用が好適である。一般的にゴムに添加して
使用される補強性のあるカーボンブラックはある程度以
上添加すると多少は導電性を発揮するものであるが、よ
う素吸着量(I)が36(mg/g)以上又はDBP吸
油量(d)が80(ml/100g)以上であるカーボ
ンブラックの添加は、多量に添加しなくても電気抵抗を
低くすることができ、好適である。具体的には、EC
(Extra Conductive)カーボン、ECF(Extra Conduc
tive Furnance )カーボン、SCF(Super Conductive
Furnance )カーボン、CF(ConductiveFurnance )
カーボン、アセチレンブラック、SAF、ISAF、H
AF、FEF、GPF、SRF、FT、MT等のカーボ
ンブラックが例示される。これらは単独で使用してもよ
く、2種以上を併用してもかまわない。
の導電性添加剤(充填剤)、例えば銀粉、銅粉、ニッケ
ル粉等の金属材料、導電性酸化錫、酸化インジウム等の
金属酸化物、金属をコーティングしたマイカ等の無機材
料、グラファイトや炭素繊維等の炭素化合物、並びに過
塩素酸リチウム、チオシアン酸アンモニウム等のイオン
性導電剤等を使用することも好適な態様であり、これら
も、CO,ECO,NBR等のゴムに添加して導電性を
調整することも好ましい態様である。
電性添加剤を添加する必要のないゴム材料には、絶縁性
材料であるシリカ等を使用して抵抗値を調整してもよ
く、また補強性のカーボンブラックを添加することも好
適な態様である。
用配合原料として使用される原料は全て使用可能であ
る。具体的には以下に例示する原料が使用可能である。 充填剤:酸化チタン、酸化マグネシウム、炭酸カルシウ
ム、硫酸カルシウム等、クレー、タルク、シリカ等 ゴム用薬品:加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑
剤、プロセスオイル等着色剤:各種顔料等 一般的にゴム分子の架橋方法としてはイオウ架橋、過酸
化物架橋、オキシム架橋、金属酸化物架橋等が知られて
おり、特に限定することなく使用することができる。
おいて周知の技術により混練することにより製造され
る。
状弾性体としては、熱可塑性エラストマーを使用するこ
とができる。熱可塑性エラストマーを使用すると、リサ
イクルが可能となって、環境上好ましい。かかる熱可塑
性エラストマーとしては、ポリエステル系、ポリウレタ
ン系、スチレン−ブタジエントリブロック系、ポリオレ
フィン系等の公知の熱可塑性エラストマーが使用可能で
ある。
ー成分が海島構造に相分離したミクロ相分離構造を有す
る体積抵抗率が104 〜1012Ω・cmの熱可塑性エラ
ストマーであることが、特に導電性充填剤を添加するこ
となく広い電気抵抗の範囲内で所定の体積抵抗率を達成
することができ、好適である。
度も高く、可とう性も十分であり、永久伸びが小さいベ
ルトが得られ、本発明の目的に合致したものとなる。海
島構造は、塩化ビニル系重合体とエラストマー成分のい
ずれが海でいずれが島であってもよいが、塩化ビニル系
重合体が海となっていることが物理特性が転写ベルトに
適したものであり好ましい。
使用して押出成形、射出成形等の公知の方法により、厚
さが0.4〜2mmのシームレスベルト状に成形し、必
要に応じて研磨して厚みを調整することにより製造され
る。
は、塗料の分野においてバインダーとして公知のポリウ
レタン樹脂、とりわけ水系のポリウレタン樹脂は特に限
定なく使用可能である。ポリウレタン樹脂を構成するポ
リオール化合物としては、ポリエステル系ポリオール、
ポリエーテル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオ
ール、ポリオレフィン系ポリオール(ポリジエン系ポリ
オールを水素添加したポリオールを含む。)、ポリブタ
ジエン系ポリオール、ポリイソプレン系ポリオール、ア
クリル樹脂系ポリオールなどが例示される。ポリイソシ
アネート化合物、必要に応じて使用される鎖延長剤も公
知の化合物が使用される(岩田敬治著「ポリウレタン樹
脂ハンドブック」(日刊工業新聞社)参照)。これらの
ポリウレタン樹脂は、分子中にカルボジイミド基と反応
可能な水酸基、アミノ基、カルボキシル基などの官能基
を有しているものの使用が好ましい。
るための架橋剤として使用するカルボジイミド化合物
は、分子中にカルボジイミド基を1以上有する化合物が
使用可能であり、水溶性ないし水分散性カルボジイミド
化合物とするには、カルボジイミド化合物自体に親水性
官能基を付与するか、界面活性剤、特に好ましくはノニ
オン系界面活性剤を使用する。
クロヘキシルカルボジイミド、ジイソブチルカルボジイ
ミド、ジイソプロピルカルボジイミド、ジフェニルカル
ボジイミド等が例示される。
ウレタンの技術分野において公知のジイソシアネート化
合物の脱炭酸反応により得られる末端にイソシアネート
基を有するカルボジイミド化合物のイソシアネート基を
活性水素基含有化合物と反応させ、イソシアネート基を
水と反応しない有機基とすることにより得られる。分子
中のカルボジイミド基の数は、縮合するジイソシアネー
ト化合物の数により決定される。
ばヒドロキシカルボン酸を使用すると、カルボキシル基
を有する水溶性のカルボジイミド化合物が得られる。親
水性のカルボジイミド化合物としては、例えば商品名カ
ルボジライト(日清紡績社製)等の市販品があり、使用
に好適である。
塗装方法としては、公知の塗装方法は限定なく使用可能
であり、具体的には、スプレー塗装、スピンコート法、
ディッピング法、ロールコート法等が例示される。塗装
後は、塗料の性質に応じて、適宜の条件にて乾燥、加
熱、硬化を行う。
擦係数を低下させるために添加することが好ましい潤滑
成分としては、ポリ四フッ化エチレン, 窒化ホウ素、グ
ラファイトなどが例示されるが、特にポリ四フッ化エチ
レン微粉末を含有する塗膜が表面層として好適である。
いが、ベルト全体としての柔軟性、ベルト全体としての
厚さ等を考慮すると1〜100μmの範囲であることが
好ましく、特に2〜10μmの範囲にあることが塗装の
容易さ等をも考慮すると好適である。
リウレタン塗料としては市販のポリ四フッ化エチレン微
粉末をポリウレタンエマルジョン、ポリエステルエマル
ジョン等の水系樹脂に、必要に応じて界面活性剤等を使
用して分散したものを使用してもよく、市販の塗料を使
用してもよい。市販の塗料としては、特に好適なものと
してエムラロン−345(日本アチソン社製)が例示で
きる。塗料には必要に応じて顔料や導電性調整剤を添加
することは任意である。
料に容易かつ均一に分散させるために、湿潤状態にする
方法は、公知の方法が限定なく使用可能であり、界面活
性剤や水溶性樹脂の使用、親水性有機溶剤により酸化亜
鉛を湿潤する方法などが例示される。また金属酸化物微
粉末を、水系塗料に容易かつ均一に分散させるに際して
は、公知の混合・分散装置は限定なく使用可能である。
材層と表面層の間に他の成分の層が存在せず、直接ベル
ト基材層の上に表面層が形成されていることが、工程が
簡便であり、好ましいが、必要に応じて他の層、例えば
他のプライマー層を設けてもよく、具体的には塩素化ポ
リエチレンや塩化ゴム等の材料が例示でき、有機溶剤の
溶液を塗布することによってプライマー層が形成され
る。これらのプライマー層は、層間接着を強固にすると
か、表面平滑性を高める等の効果を奏する。
ラーに接する側には、必要に応じて裏面層を設けること
は好適な態様である。裏面層を構成する材料としては、
目的によって適宜選択されるが、トナーやごみの付着を
防止する潤滑性材料、除電を効果的に行うための導電性
材料などが例示される。
施例等について説明する。 <基材層の作製>下記の表1に示した配合の原料ゴム組
成物を使用してベルト基材層を作製した。
に成形した後、押出機を使用して直径100mm、厚さ
1.4mmのチューブ状に押し出し、長さ340mmに
切断して未加硫ベルト基材とした。この未加硫ベルト基
材を、直径102mm、長さ360mmのマンドレルに
被覆し、加硫缶中で蒸気圧0.55MPa(160℃相
当)にて60分加熱し、加硫した。得られたベルトの両
面を研磨し、厚さ0.5mmの転写ベルト基材層とし
た。
チレン微粉末を含む水系ポリウレタン塗料エムラロン3
45(日本アチソン社製)100重量部に水湿潤状態と
した酸化亜鉛16.1重量部、カルボジイミド化合物と
してカルボジライトV−02−L2(日清紡績社製)
3.6重量部、ベンガラ水分散液1.0重量部、カーボ
ンブラック水分散液1.0重量部を添加し、混合して表
面層形成塗料とした。
分100重量部に対して18.7重量部であった。
ト基材層表面に直接、厚さ5μmの表面層を形成して、
転写ベルトを作製した。酸化亜鉛を添加した表面層は、
良好な皮膜を形成した。
化亜鉛に代えて酸化チタンを使用した以外は実施例1と
全く同様にして表面層を形成して転写ベルトを作製し
た。酸化チタンを添加した表面層は、良好な皮膜を形成
した。
化亜鉛に代えて酸化錫を使用した以外は実施例1と全く
同様にして表面層を形成して転写ベルトを作製した。酸
化錫を添加した表面層は、良好な皮膜を形成した。
ジイミド化合物を添加せずにエムラロン345用の専用
硬化剤(日本アチソン社製)を添加し、酸化亜鉛を添加
しなかった点を除いて実施例と同様にして転写ベルトを
作製した。
販の複写機に装着されている転写ベルトをそのまま使用
した。
社製) に実施例1の転写ベルトを装着し、連続複写試験
を行い、使用時間によるベルト表面層の摩擦係数の変化
を測定した。摩擦係数の測定は、測定装置としてμs
(ミューズ) (ヘイドン社製)を使用し、温度22℃、
湿度60%RHにて測定した。摩擦係数の測定値は、同
一のサンプルを使用しても、測定ごとに変動するので、
コントロールとして、上記複写機の標準部品である転写
ベルトの新品を2本使用し、実施例1、比較例1,2の
転写ベルトの摩擦係数を測定した。
摩擦係数は、複写試験の時間の経過とともに上昇してい
るが、表面層にクラックは認められなかった。比較例2
の転写ベルトは、摩擦係数の上昇は、比較例1ほど大き
くはなかったが、20時間後に表面層にクラックの発生
が認められた。実施例1の転写ベルトは、複写試験を行
っても、未使用の転写ベルト (標準部品)とほぼ同じ摩
擦係数を示しており、摩擦係数の経時変化がほとんど起
こらないことがわかる。また20時間経過後においても
表面層にクラックの発生は認められなかった。
した結果を示した図
Claims (8)
- 【請求項1】 半導電性ゴム状弾性体にて形成されたベ
ルト基材層、及び表面層を有する転写ベルトであって、 前記表面層は、カルボジイミド化合物にて架橋された架
橋ポリウレタン樹脂をバインダー成分とすることを特徴
とする転写ベルト。 - 【請求項2】 前記表面層は、ポリ四フッ化エチレン微
粉末を含有することを特徴とする請求項1記載の転写ベ
ルト。 - 【請求項3】 前記表面層は、さらに金属酸化物微粉末
を含有することを特徴とする請求項1〜2のいずれかに
記載の転写ベルト。 - 【請求項4】 半導電性ゴム状弾性体にて形成されたベ
ルト基材層、及び表面層を有する転写ベルトの製造方法
であって、 ベルト基材層を製造する基材層形成工程、表面層を形成
する表面層形成工程を有し、前記表面層形成工程は、ポ
リウレタン樹脂と架橋剤としてカルボジイミド化合物を
バインダー形成成分として含む表面層形成塗料を塗布す
る工程を含むことを特徴とする転写ベルトの製造方法。 - 【請求項5】 前記表面層形成塗料は、ポリ四フッ化エ
チレン微粉末を含有するものである請求項4に記載の転
写ベルトの製造方法。 - 【請求項6】 前記表面層形成塗料は、さらに金属酸化
物微粉末を含有することを特徴とする請求項4又は5に
記載の転写ベルトの製造方法。 - 【請求項7】 前記表面層形成塗料は水系ポリウレタン
塗料であり、前記カルボジイミド化合物は、水溶性ない
し水分散性カルボジイミド化合物である請求項4〜6の
いずれかに記載の転写ベルトの製造方法。 - 【請求項8】 前記金属酸化物微粉末を、水にて湿潤し
た状態で前記水系ポリウレタン塗料に添加する請求項7
に記載の転写ベルトの製造方法。
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JP2001063155A JP2002268398A (ja) | 2001-03-07 | 2001-03-07 | 転写ベルト及びその製造方法 |
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