JP2011064985A - 中間転写ベルト - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(a)樹脂製の基材層;(b)厚みが200〜400μmであるゴム又はエラストマー製のゴム弾性層;(c)厚みが0.5〜6μmである樹脂製の表面層;の順で積層され、少なくとも前記3層を含む画像形成装置用中間転写ベルトであって、前記ゴム弾性層に、平均粒子径が0.4〜8μmの粒子状又は球状のフィラーが添加されており、前記表面層とゴム弾性層の界面から基材層側に向かって深さ20μmまでの領域に含まれるフィラーの質量濃度M1と、表面層とゴム弾性層の界面から基材層側に向かって深さ120〜140μmの領域に含まれるフィラーの質量濃度M3の比(M1/M3)が、1.3以上である画像形成用中間転写ベルトである。
【選択図】図1
Description
項1.(a)樹脂製の基材層;
(b)厚みが200〜400μmであるゴム又はエラストマー製のゴム弾性層;
(c)厚みが0.5〜6μmである樹脂製の表面層;
の順で積層され、少なくとも前記3層を含む画像形成装置用中間転写ベルトであって、
前記ゴム弾性層に、平均粒子径が0.4〜8μmの粒子状又は球状のフィラーが添加されており、
前記表面層とゴム弾性層の界面から基材層側に向かって深さ20μmまでの領域に含まれるフィラーの質量濃度M1と、表面層とゴム弾性層の界面から基材層側に向かって深さ120〜140μmの領域に含まれるフィラーの質量濃度M3の比(M1/M3)が、1.3以上である画像形成用中間転写ベルト。
項2.前記フィラーの平均粒子径が0.4〜5μmである、上記項1に記載の画像形成用中間転写ベルト。
項3.前記ゴム弾性層に添加されているフィラーの量が、体積分率で0.4%以上であって、表面層側から測定したIRHD硬度(JIS K6253)が82IRHD以下である、上記項1又は2に記載の画像形成用中間転写ベルト。
項4.前記ゴム弾性層が遠心成型法によって製膜されていることを特徴とする上記項1〜3のいずれかに記載の画像形成用中間転写ベルト。
項5.遠心成型法における回転速度が、重力加速度(9.8m/s2)の2倍以上の遠心加速度である上記項4に記載の画像形成用中間転写ベルト。
本発明の画像形成装置用中間転写ベルトは、
(a)樹脂製の基材層;
(b)厚みが200〜400μmであるゴム又はエラストマー製のゴム弾性層;
(c)厚みが0.5〜6μmである樹脂製の表面層;
の順で積層され、少なくとも前記3層を含む画像形成装置用中間転写ベルトであって、
前記ゴム弾性層に、平均粒子径が0.4〜8μmの粒子状又は球状のフィラーが添加されており、
前記表面層とゴム弾性層の界面から基材層側に向かって深さ20μmまでの領域に含まれるフィラーの質量濃度M1と、表面層とゴム弾性層の界面から基材層側に向かって深さ120〜140μmの領域に含まれるフィラーの質量濃度M3の比(M1/M3)が、1.3以上である。
本発明の中間転写ベルトにおける基材層は、駆動時にかかる応力でベルトの変形を回避するために、機械物性に優れた材料で構成される。基材層は、樹脂に導電剤が分散された層であり、樹脂、導電剤を含む基材層形成用組成物によって形成される。 前記樹脂としては、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリビニリデンフルオライド(PVdF)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、これらの混合物等が例示される。
本発明の中間転写ベルトにおける弾性層は、主に、紙の凹凸への追従性向上と転写時のトナーへの応力集中によるライン中抜けを回避する目的で設けられる。ゴム弾性層は、ゴム又はエラストマー(以下、ゴム材料ということがある)を含む弾性層形成用組成物によって形成される。 ゴム弾性層を形成するゴム材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴム(IIR)、アクリルゴム(ACM)、ウレタンゴム等が例示される。これらの中でも好ましくは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴムが挙げられる。
本発明の中間転写ベルトにおける表面層は、直接トナーを乗せ、トナーを紙へ転写、離型するための層であり、表面精度に優れていることが求められる。表面層は、樹脂が有機溶媒又は水中に溶解又は分散された表面層材料によって形成される。
本発明の中間転写ベルトは、以下の諸物性値を有する。
中間転写ベルトのIRHD硬度は、82IRHD以下であることが好ましく、70〜82IRHDであることがより好ましい。前記範囲内にあることで、「ラフ紙転写性」に優れ、る中間転写ベルトとすることができる。IRHD硬度の測定は、JIS K6253に準じて測定することができる。
本発明の中間転写ベルトは表面精度が高く、表面層における表面粗さは十点平均粗さ(Rz:JIS B0601−1994)にて0.25〜1.5μm程度が好ましく、0.4〜1.3μm程度がより好ましく、0.5〜1.2μm程度がさらに好ましい。
本発明の中間転写ベルトの表面の静摩擦係数は、0.1〜0.8が好ましく、0.1〜0.6程度がより好ましく、0.1〜0.4がさらに好ましい。また、本発明の中間転写ベルトの表面抵抗率は1×1010〜1×1015Ω/□程度、体積抵抗率は1×108〜1×1014Ω・cm程度であることが好ましく、弾性層及び/又は基材層に添加する導電剤の添加量に応じてこの範囲で可変である。
以上のような構成を有する画像形成装置用中間転写ベルトの製造方法については、特に限定されないが、例えば、以下の方法を挙げることができる。
(1)樹脂を遠心成型又は溶融押出成形して基材層を製膜する工程、
(2)樹脂を有機溶媒中に溶解又は膨潤させて得られた溶液を、表面粗さ(Rz)0.25〜1.5μmの円筒状金型を用いて遠心成型を行い、厚みが0.5〜6μmの表面層を製膜する工程、
(3)上記(2)で得られた表面層の内面に、ゴム弾性層材料を、遠心成型によって厚みが200〜400μmのゴム弾性層を製膜して2層膜とする工程、及び
(4)上記(1)で得られた基材層の外面と、上記(3)で得られた2層膜のゴム弾性層の内面とを重ね合わせて、加熱処理する工程。
以下、各工程について説明する。なお、本発明の製造方法において使用する原料やその含有量等は、前述の通りである。
基材層は次のようにして製膜することができる。
ここで、rは円筒金型の半径(m)、ωは角速度(rad/s)、nは1秒間での回転数(60秒間の回転数がrpm)を示す。前記式(I)より、円筒状金型の回転条件を適宜設定することができる。
表面層は、例えば、次のようにして製膜することができる。
上記工程(2)で得られた表面層の内面に、弾性層材料を遠心成型して得られる弾性層を製膜して2層膜とする。
上記工程(1)で得られた基材層の外面と、上記(3)で得られた2層膜(表面層と弾性層)の弾性層の内面とを重ね合わせて、加熱処理する。
上記工程(1)及び(2)に従って別々に製膜した表面層と基材層とを、該表面層の内面と該基材層の外面とが接触するように重ね合わせて、両層の間に弾性層材料をインジェクションにて注入する。このとき、弾性層の均一化のため、基材層内面の片側端部からもう片側端部へしごきを行うことが好ましい。得られた積層体を加熱処理することにより、中間転写ベルトを得ることができる。なお、両層の重ね合わせ後は、両層の間が密閉状態となるようにすることが好ましい。
表面粗さ(μm)は、JIS B0601−1994に準拠して測定した。測定機は、キーエンス製レーザー顕微鏡VK−9700を用い、観察条件は対物レンズ20倍×接眼レンズ50倍の1000倍で行った。観察で得られたベルト表面の画像を用い、線粗さを以下の測定条件で測定した。
カットオフ:なし
測定長:0.25mm。
静摩擦係数は、新東科学(株)製のHeidon 94iを用いて、同一ベルト内で異なる表面部位を10箇所測定し、その平均値を静摩擦係数とした。
表面抵抗率(Ω/□)及び体積抵抗率(Ω・cm)は、三菱化学(株)製の抵抗測定器“ハイレスタIP・HRブロ−ブ”を用いて測定した。幅方向の長さ360mmにカットしたベルトをサンプルとし、該サンプルの幅方向に等ピッチで3ヶ所、縦(周)方向に4カ所の合計12ヶ所について、印加電圧100V、10秒後に表面抵抗率及び体積抵抗率をそれぞれ測定し、その平均値で示した。
ヤング率はJIS K7127に準拠し、(株)島津製作所製 オートグラフAG−Xを用いて測定した。
引張速度20mm/分
<フィラー偏在確認>
ベルト断面をミクロトームでスライスし、蒸着厚みが5nmになるよう金蒸着を施して、観察用サンプルを作製した。観察用サンプルについて、電子顕微鏡(日立製作所製SEM: S−4800)による断面観察を行った。
(1)基材層の製膜
窒素流通下、N−メチル−2−ピロリドン488gに、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(ODA)47.6gを加え、50℃に保温、撹拌して完全に溶解させた。この溶液に、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)70gを除々に添加し、ポリアミック酸溶液605.6gを得た。このポリアミック酸溶液の数平均分子量は19,000、粘度は40ポイズ、固形分濃度は18.1重量%であった。
(2)表面層の製膜
ビニリデンフロライド(VdF)とヘキサフルオロプロピレン(HFP)の共重合体であるVdF−HFP共重合樹脂(カイナー#2821、アルケマ製:HFP11モル%)100gを、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)900gに溶解させ、固形分濃度10重量%の溶液Aを調製した。
(3)弾性層の製膜
トルエン188gにブロック型ウレタン用プレポリマー(ウレハイパーRUP1627、大日本インキ(株)製)141.3gを溶解させた溶液に、フィラーとして平均アスペクト比2.3、無定形粒子状の硫酸バリウム(BALIACE B−54、平均粒子径D50=1.2μm、堺化学工業(株)製)7.93gを加え、ボールミルにて均一分散を行った。更に、この分散液に脂肪族ジアミン系の硬化剤CLH−5を11.07g(大日本インキ(株)製)添加し撹拌を行った。
ここで、rは円筒金型の半径(m)、ωは角速度(rad/s)、nは1秒間での回転数(60秒間の回転数がrpm)を示す。前記式(I)より、円筒状金型の回転条件を適宜設定することができる。
(4)ゴム弾性層内面とポリイミド外面の張り合わせ
上記(3)で製膜したゴム弾性層内面にプライマーDY39−067(東レダウコーニング製)を塗布、風乾した後に、ドライラミ接着剤を薄く外面に塗布した(1)のポリイミドベルトを挿入し重ね合わせた。基材層内面から圧着し、加熱(80〜100℃)を行い、張り合わせを完了させた。張り合わせた多層ベルトを金型から剥離し両端部をカットし幅360mmの多層ベルトを採取した。
ゴム層に配合するフィラーを平均アスペクト比2.1である無定形粒子状の酸化ジルコニウム(UEP酸化ジルコニウム、平均粒子径D50=0.6μm、第一稀元素化学工業(株)製)とし、その量を8重量%、体積分率1.63%とした以外は、実施例1と同様に多層ベルトを作製した。
ゴム層に配合する酸化ジルコニウムを平均アスペクト比1.9である無定形粒子状の酸化ジルコニウム(EP酸化ジルコニウム、平均粒子径D50=1.1μm、第一稀元素化学工業(株)製)とし、その量を5重量%、体積分率1.02%とした以外は、実施例2と同様に多層ベルトを作製した。
ゴム層に配合する酸化ジルコニウムの量を3重量%、体積分率0.62%とした以外は、実施例3と同様に多層ベルトを作製した。
ゴム層に配合するフィラーを平均アスペクト比1.7である無定形粒子状のホウ酸アルミニウム(アルボライトPF−03、平均粒子径D50=2.6μm、四国化成工業(株)製)とし、その量を3重量%、体積分率1.17%とした以外は、実施例1と同様に多層ベルトを作製した。
ゴム層に配合するフィラーを平均アスペクト比1.1である球状のシリカ(SP30 、平均粒子径D50=2.6μm、(株)マイクロン製)とし、その量を5重量%、体積分率2.77%とした以外は、実施例1と同様に多層ベルトを作製した。
ゴム層に配合するフィラーを平均アスペクト比1.1である球状のシリカ(S−0、平均粒子径D50=3.7μm、(株)マイクロン製)とし、その量を5重量%、体積分率2.77%とした以外は、実施例1と同様に多層ベルトを作製した。
ゴム層にフィラーを配合しなかった以外は、実施例1と同様に多層ベルトを作製した。
硬化剤としてCLH−5を5.53g(大日本インキ(株)製)、4,4−メチレンビス(2−メチルシクロヘキサンアミン)を4.09g(大日本インキ(株)製)を用いた以外は、比較例1と同様に多層ベルトを作製した。
硬化剤としてCLH−5を2.21g(大日本インキ(株)製)、4,4−メチレンビス(2−メチルシクロヘキサンアミン)を6.55g(大日本インキ(株)製)を用いた以外は、比較例1と同様に多層ベルトを作製した。
配合するフィラーを平均アスペクト比21.6である針状のホウ酸アルミニウム(アルボレックス、平均粒子径D50=20μm、四国化成工業(株)製)3重量%、体積分率1.17%とした以外は、実施例1と同様に多層ベルトを作製した。
配合するフィラーを平均アスペクト比23.5である針状のチタン酸カリウム(ティスモD、平均粒子径D50=15μm、大塚化学(株)製)2重量%、体積分率0.71%とした以外は、実施例1と同様に多層ベルトを作製した。
配合するフィラーを平均アスペクト比8.0である板状のマイカ(ソマシフMTE、平均粒子径D50=6.0μm、コープケミカル(株)製)5重量%、体積分率2.17%とした以外は、実施例1と同様に多層ベルトを作製した。
ゴム層に配合するフィラーを平均アスペクト比1.1である球状のシリカ(S−COX88)、平均粒子径D50=8.5μm、(株)マイクロン製)とし、その量を5重量%、体積分率2.77%とした以外は、実施例1と同様に多層ベルトを作製した。
ゴム層に配合するフィラーを平均アスペクト比1.9である無定形粒子状の酸化ジルコニウム(UEP酸化ジルコニウム、平均粒子径D50=0.25μm、 第一稀元素化学工業(株)製)とし、その量を5重量%、体積分率1.02%とした以外は、実施例1と同様に多層ベルトを作製した。
ゴム層に配合するフィラーを平均アスペクト比2.1である無定形粒子状の硫酸バリウム(BALIACE B−30、平均粒子径D50=0.3μm、堺化学工業(株)製)とし、その量を5重量%、体積分率1.02%とした以外は、実施例1と同様に多層ベルトを作製した。
全面ハーフトーン(画像密度:マゼンタ30%)画像を印刷し、得られた画像を50倍に拡大して、画像全面に渡って発生するノイズの有無を確認した。
△:僅かにノイズが認められる
×:明確なノイズが認められる
<二次転写効率(ラフ紙転写性)>
凹凸が50μm程度のストラスモア社製 ストラスモアライティングレイドを用い、全面ベタ画像(画像密度:マゼンタ100%)、最深部(凹部)のトナーの乗りを目視で判断した。評価基準は以下の通りである。
○:やや色が薄い
△:僅かに白抜けしている
×:トナーの乗りがなく白抜けしている
<通紙耐久性試験>
下記の条件で通紙、通電、駆動テストを同時に実施し、10万枚相当の駆動テスト後に表面層のクラック、剥離の有無を顕微鏡で観察、ベルト表面粗さと画像品質を確認し、表面層のワレ、剥離について、以下の評価基準により評価した。
通電:電源(Trek 610C)によりベルト厚み方向に50μAの定電流を供給
通紙:二次転写ロール外面にコピー用紙を巻きつけ、擬似的に連続通紙した状態を作製
クリーニング機構:ウレタンゴム製クリーニングブレード(ゴム硬度 タイプA 80°)
(表面層ワレ)
ワレの評価は、キーエンス製レーザー顕微鏡VK−9700を用いて行った。
カットオフ:なし、
測定長:0.25mm。
△:0.3〜0.6μm
×:0.6μmを超える
<IRHDゴム硬度>
JIS K6253に従い、IRHDマイクロ硬度計(型番:H12型、ウォーレス社製)を用いて、ベルトの表面層側からゴム硬度を測定した。
Claims (5)
- (a)樹脂製の基材層;
(b)厚みが200〜400μmであるゴム又はエラストマー製のゴム弾性層;
(c)厚みが0.5〜6μmである樹脂製の表面層;
の順で積層され、少なくとも前記3層を含む画像形成装置用中間転写ベルトであって、
前記ゴム弾性層に、平均粒子径が0.4〜8μmの粒子状又は球状のフィラーが添加されており、
前記表面層とゴム弾性層の界面から基材層側に向かって深さ20μmまでの領域に含まれるフィラーの質量濃度M1と、表面層とゴム弾性層の界面から基材層側に向かって深さ120〜140μmの領域に含まれるフィラーの質量濃度M3の比(M1/M3)が、1.3以上である画像形成用中間転写ベルト。 - 前記フィラーの平均粒子径が0.4〜5μmである、請求項1に記載の画像形成用中間転写ベルト。
- 前記ゴム弾性層に添加されているフィラーの量が、体積分率で0.4%以上であって、表面層側から測定したIRHD硬度(JIS K6253)が82IRHD以下である、請求項1又は2に記載の画像形成用中間転写ベルト。
- 前記ゴム弾性層が遠心成型法によって製膜されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の画像形成用中間転写ベルト。
- 遠心成型法における回転速度が、重力加速度(9.8m/s2)の2倍以上の遠心加速度である請求項4に記載の画像形成用中間転写ベルト。
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