JP2020106567A - 電子写真用部材の製造方法及び電子写真用部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 多層構造を有する中間転写ベルトは表面処理や新たな層を塗工、焼成するために内型を何度も取り換える必要があり、層が増える度にとその頻度も多くなる上に、中間転写ベルト自体の重量も増えるので自由状態においてはほぼ円筒形状を保持できない中間転写ベルトは内型取り換えの際にベルト自身の重量によって折れが発生し跡が残る場合がある。そして、この折れ跡が画像不良の原因となる。【解決手段】 従来の中間転写ベルト製造工程における中間転写ベルトの最外層の焼成をする際に、中間転写ベルトに圧力をかけながら熱処理を行うことで、これまでの製造工程でついたベルトの折れ跡を矯正することができる。この工程は中間転写ベルト製造工程で最終の工程なので、これ以降、新たな折れ目が発生することはない。【選択図】図２

Description

反発明は、複写機やプリンタなどの電子写真画像形成装置において用いられる中間転写ベルト、及びその製造方法に関する。

近年、フルカラー電子写真を用いてさまざまな用紙に画像を形成することが多くなり、通常の平滑な用紙だけでなく、コート紙のようなスリップ性のある平滑度の高いものからリサイクルペーパーやエンボス紙、和紙、クラフト紙のような表面性の粗いものが使用されることが増えてきている。このような表面性状の異なる用紙への追従性は重要であり、追従性がよくないと、用紙の凹凸状の濃淡むらや色調のむらの発生や、転写率低下が発生する。

この課題を解決するために、弾性を有する材料から構成される熱硬化樹脂からなる層と、フッ素樹脂等を含む低表面自由エネルギーの材料から構成される表面層が積層された、多層構造を有する中間転写ベルトが知られている（特許文献１）。

特開２０１４−１４９４４１号公報

これまでの多層構造の中間転写ベルトは以下のように製造される。中間転写ベルト製造の際、中間転写ベルトは自由状態においてはほぼ円筒形状を保持できないので各工程で基層の内径よりも１〜２ｍｍ小さい専用の内型にはめて行われる。

従来は以下の工程を経て中間転写ベルトは製造されている。

１．基層の表面処理を行う
２．基層にプライマ層を塗工する
３．基層に新たな層を塗工する
４．新たな層の焼成を行う
５．冷却後、焼成専用の内型から中間転写ベルトを取り出す
（層をさらに増やす場合は３〜５を繰り返し行う）
このように多層構造を有する中間転写ベルトは表面処理や新たな層を塗工、焼成するために内型を何度も取り換える必要があり、層が増える度にとその頻度も多くなる上に、中間転写ベルト自体の重量も増えるので自由状態においてはほぼ円筒形状を保持できない中間転写ベルトは内型取り換えの際にベルト自身の重量によって折れが発生し跡が残る場合がある。そして、この折れ跡が画像不良の原因となる。

上記の課題を解決するために、本発明に係る多層無端状転写ベルトの製造方法は、
少なくとも基層と熱硬化性樹脂からなる層を有する多層無端状転写ベルトの製造方法において、
前記多層無端状転写ベルト最外層を焼成する工程もしくは、最外層を焼成した後の工程において、
前記転写ベルトを該ベルトと同軸に配置される薄層の金属円筒内型と、前記金属円筒内型と同軸に配置される外型の間に挿入する工程と、
前記多層無端状転写ベルトが前記金属円筒内型の内部にかける圧力を制御し、前記外型に前記転写ベルトの形状を維持しつつ最外層を密着させる工程と、
前記多層無端状転写ベルトを、前記基層のガラス転移点以上、融点もしくは分解温度未満の温度範囲で加熱する工程と、
加熱した前記転写ベルトを冷却する工程と、
を有することを特徴とする。

本発明に係る多層無端状転写ベルトの製造方法によれば、中間転写ベルトの最外層を焼成する際に中間転写ベルトに圧力をかけながら基層のガラス転移点温度以上、融点もしくは分解温度未満で熱処理を行うことで製造時についたベルトの折れ跡を矯正することができるので、折れ跡起因による画像不良の発生を抑えることが可能となる。

中間転写ベルト層構成 実施例におけるベルトの折れ跡を矯正する手法を説明する図

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明の多層無端状中間転写ベルト７は、図１で例示の少なくとも基層２０、熱硬化樹脂からなる層２１から構成される多層体である。また、熱硬化樹脂からなる層２１の外層に新たな層があってもよい。

［基層］
本発明における基層２０について説明する。

本発明における基層２０はロール状あるいはベルト状のシームレスタイプの円筒型のものであり、材質としては、耐熱性、機械的強度に優れる材質であり、例えば、ポリイミドなどの樹脂材料等が挙げられる。

なお、基層用の樹脂には金属粉末、導電性酸化物粉末、導電性カーボン等の導電性粉体を添加して導電性を付与しておいても良い。本発明においては、導電性の観点からカーボンブラックを添加したポリイミドフィルムが特に好ましい。基層の厚みは、１０μｍ以上５００μｍ以下、特には３０μｍ以上１５０μｍ以下が好ましい。

また、基層の折れ目の矯正を行うので、基層のガラス転移点は高すぎないことが望ましい。

［熱硬化樹脂からなる層］
次に、本発明における熱硬化樹脂からなる層２１について説明する。

熱硬化樹脂からなる層２１は中間転写ベルト製造の最終工程で前記基層のガラス転移点以上、融点もしくは分解温度未満の温度範囲で加熱する工程があるので、その温度範囲よりも高い温度で材料破壊、ガラス転移もしくは融解が起こる材料が求められる。

また、本発明において、温度適正を有していれば特に制限はないが、天然ゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、クロロスルホン化ゴム、アクリレートゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。このうち、耐オゾン性に優れることからシリコーンゴムが好ましい。

熱硬化樹脂からなる層２１の厚さは１００〜１０００μｍ、さらに２００〜５００μｍが好ましい。１００μｍ未満であると、記録媒体の表面形状に追従しにくくなる。１０００μｍより大きいと、重さで本体が壊れてしまう。

本発明における熱硬化樹脂からなる層２１には、発明の効果を損なわない範囲で電子導電剤やイオン導電剤を含んでいても構わない。電子導電剤としては、アセチレンブラックやケッチェンブラックのような導電性カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、カーボン繊維、カーボンナノチューブ、また銀、銅、ニッケルなどの金属粉、導電性亜鉛華、導電性炭酸カルシウム、導電性酸化チタン、導電性酸化錫、導電性マイカなどが例示される。そのうち、抵抗制御のしやすさの観点から導電性カーボンブラックが好ましく用いられる。

イオン導電剤としては、リチウム塩、カリウム塩やアンモニウム塩などのイオン液体が挙げられる。このうち、耐環境変動の観点からアンモニウム塩が好ましく用いられる。

熱硬化樹脂からなる層に対する配合処方は機械強度の観点からシリコーンゴム１００重量部に対して３５重量部以下、さらに２５重量部以下であることが好ましい。これにより基材層に、中間転写ベルト、転写定着ベルト等に適した安定した導電性が付与される。

また本発明における熱硬化樹脂からなる層２１には、他にも充填剤、架橋促進剤、架橋遅延剤、架橋助剤、スコーチ防止剤、老化防止剤、軟化剤、熱安定剤、難燃剤、難燃助剤、紫外線吸収剤、防錆剤などの添加剤を含んでいてもよい。

特に充填剤としては、ヒュームドシリカ、結晶性シリカ、湿式シリカ、ヒュームド酸化チタン、セルロースナノファイバーなどの補強性充填剤が挙げられる。補強性充填剤は、シリコーンゴム中に分散されやすいなどの観点から、オルガノアルコキシシラン、オルガノハロシラン、オルガノシラザン、分子鎖両末端がシラノール基で封鎖されたジオルガノシロキサンオリゴマー、環状オルガノシロキサン等の有機ケイ素化合物により表面改質されていても良い。

［基層の表面処理］
既知の手段で基層との接着性を向上してもよい。

プライマが塗布できるように基層の表面改質が目的で基層の表面改質をエキシマＵＶ照射ユニットでＵＶ照射をして行う。照射波長、時間は材料に最適化されていればよい。照射方法については特に限定しない。

［基層にプライマ層を塗工］
既知の手段で基層との接着性を向上してもよい。

プライマ層の厚みはプライマ層内の凝集破壊を低減する観点から、０．１μｍ以上２μｍ以下が好ましい。公知の塗布方法、例えばディップコート、スプレーコート、ロールコートなどで塗布することができる。

［基層に新たな層を塗工］
既知の手段で塗工できる。

熱硬化性樹脂を含む層の厚みは中間転写ベルトとしての機能を保持するために１００〜１０００μｍ、更には２００〜５００μｍが好ましい。公知の塗布方法、例えばリングコートなどで塗布することができる。

［新たな層の焼成］
従来は焼成専用内型に中間転写ベルトを嵌めて加熱炉で焼成を行っていたが、本発明では、前記中間転写ベルトと同軸に配置される薄層の金属円筒内型と、前記金属円筒内型と同軸に配置される外型を持つ工程を有し、前記中間転写ベルトが前記金属円筒内型の内部にかける圧力を制御し、前記外型に前記中間転写ベルトが形状を維持しつつ密着させ、この状態で硬化が進行する温度で加熱をする。加熱温度・時間は材料に最適化されていればよい。内型と外径に嵌め合わせ型として一体化させた状態での加熱となるので加熱炉に入れるのが最適となる。

［基層の調製］
本発明ではポリイミド樹脂のような高耐久性、高耐熱性を持つ樹脂が適している。本実施例では、芳香族テトラカルボン酸二無水物或いはその誘導体と、芳香族ジアミンとのほぼ等モルを有機極性溶媒中で反応させて得られるポリイミド前駆体溶液にカーボンブラックを添加する。

［基層の製法］
基層の製法は、調製した溶液を内型（不図示）に塗工する。そして、乾燥、加熱し、脱水閉環反応により形成したポリイミド樹脂層を内型から外して基層２０とした。

このときの基層のＴｇは１３０℃であった。Ｔｍは２５０℃であった。

［熱硬化樹脂からなる層の調製］
導電剤として、下記の導電剤液を用いた。

・カリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（商品名：ＥＦ−Ｎ１１２、三菱マテリアル電子化成社製）：５質量部
・ＰＥＧ−３ジメチコン（商品名：ＫＦ−６０１５、信越シリコーン社製）：９５質量部
付加硬化型液状シリコーンゴム（商品名：ＴＳＥ３４５０ Ａ／Ｂ、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製）１００重量部に対し、前記導電剤液を０．２質量部の割合で添加し、遊星撹拌脱泡装置（商品名：ＨＭ−５００、キーエンス社製）で撹拌・脱泡して混合液を得た。

このときの熱硬化樹脂からなる層の熱による破壊温度は２５０℃で、硬化させるのに必要な温度は１８０℃だった。

［基層の表面処理］
基層と熱硬化樹脂からなる層の接着性を向上するためのプライマを均一に基層へ塗布できるようにするために、基層の表面改質をエキシマＵＶ照射ユニットとして１７２ｎｍの単一波長を発するエキシマランプ（エム・ディ・コム社製）を用いて行った。基層を（円柱状）内型に嵌め、エキシマランプ表面から約１ｍｍの距離から中子を５ｒｐｍの回転速度で回転させながら、密閉空間内で１０分間照射を行った。

［基層にプライマ層を塗工］
プライマを均一に基層へ塗布できるようにするために、エキシマＵＶで基層の表面改質を行った基層にプライマを塗布する。

基層をプライマ塗工用内型に嵌め、プライマ東レ・ダウコーニング社製シリコーン溶液（製品名：ＤＯＷ ＣＯＲＮＩＮＧ ＴＯＲＡＹ ＤＹ ３９−０６７）をはけ塗りし、常温で１分乾燥させた。

［基層に新たな層を塗工］
続いて、上記基層となる結晶性熱可塑性樹脂ベルトを円筒形の中子に取り付け、さらに中子と同軸上にゴム吐出用のリングノズルを取り付けた。送液ポンプを用いて該液状シリコーンゴム混合液をリングノズルに供給し、スリットから吐出することで、該基材上に混合液を塗布した。この際、硬化後のシリコーンゴム層が２２０μｍの厚さになるように相対移動速度及び送液ポンプ吐出量を調整した。

［新たな層の焼成］
（ｉ）専用内型へのベルト挿入
熱硬化樹脂からなる層の塗工専用内型から中間転写ベルト７の内径よりもわずかに小さい内型Ｌに、中間転写ベルト７を挿入する。内型Ｌは図２に示すように薄層金属Ｌ１と金属フレームＬ２で構成される。内型Ｌは金属フレームＬ２から空気圧をかけられるようになっており、空気圧をかけることで薄層金属Ｌ１が圧力によって膨らむような機構をしている。薄層金属Ｌ１として、アルミやステンレス等があげられ、空気圧で膨張するようなものであればどのような金属を使っても構わない。ここでは好適に金属薄膜としたが、中間転写ベルト７の基層２０のガラス転移温度で軟化せず、また空気圧によって拡張し円筒形状を保てるものであればゴムや樹脂等でも構わない。

（ｉｉ）外型への挿入
外型Ｍに中間転写ベルト７が挿入された内型Ｌを嵌める。外型Ｍは中間転写ベルト７が挿入された内型Ｌの外径よりもわずかに内径が大きい。内型Ｌを加圧した時に薄層金属Ｌ１により加圧された中間転写ベルト７が外型Ｍの内壁にぶつかる必要があるため、加圧して膨張した薄層金属Ｌ１の外径と同等もしくは少し小さい径である必要がある。径の大きさの差としては５〜１０ｍｍ程度が望ましく５〜１０ｍｍ程度の間で収まるように薄層金属Ｌ１の厚みや空気圧を調整することが好まれる。また、外型Ｌの内壁の離形性は薄層金属Ｌ１の表面よりも良いことが望まれる。

（ｉｉｉ）内型の加圧
内型Ｌと外径Ｍに嵌め合わせ型Ｎとして一体化させる、内型Ｌを空気圧によって加圧し外型Ｍの内面に中間転写ベルト７を押し付ける。空気圧による加圧も目的の圧力まで短時間で上げずに、時間をかけて加圧力をあげることが望ましい。好ましくは、１分以上かけて加圧していくことで中間転写ベルト７と外型Ｍの内壁との間にエアーが残らず均一に加圧される。

（ｉｖ）内型の加熱
加圧された状態で型Ｎごと加熱炉６０に入れ、ガラス転移点近傍の温度で加熱する。加熱する温度はガラス転移点以上で融点もしくは分解温度未満であれば何度でもよいが、ガラス転移温度よりも高すぎると結晶化度が変化してしまい、物性値も変化してしまうためガラス転移点近傍の温度が好ましい。ここではゴム架橋も同時に行うので１３０℃で１５分、さらに１８０℃で６０分加熱し、処理を行った。

（ｖ）型の冷却、脱型
加熱した型Ｎを加熱炉６０から取出し冷却させる。冷却方法は問わないが、ここでは好適に空冷で型Ｎを冷却させる。電気炉から取り出した型Ｎをファン６１にて空冷させる。温度が５０度程度に下げたのちに内型Ｌにかけていた圧力を大気圧に戻し外型Ｍから脱型させる。これによって、基層の折れ跡を矯正し熱硬化樹脂からなる層が塗工し、焼成されたベルトを得た。

比較例は内型を使い（ｉ）〜（ｉｖ）の方挿入圧力負荷していない以外は実施例と同様に作成した。ただし、加熱方法は以下の方法を用いた。

熱硬化性樹脂を含む層の塗工専用内型からベルト焼成専用内型に入れ替えた状態で外部からの圧力はかけない状態で加熱炉に入れ、１３０℃で１５分、さらに１８０℃で６０分加熱し、ゴム架橋を行った。冷却後、ベルトを内型から取外し、熱硬化樹脂からなる層が積層されたベルトを得た。

（効果）
折り目跡のついている基層を用い、従来の製法で製造した中間転写ベルト（比較例）と実施例を用い折れ跡を矯正したものを用い以下の手法で比較した。

［画像品質の評価］
フルカラー電子写真画像形成装置（商品名：ｉｍａｇｅＰＲＥＳＳ Ｃ８００、キヤノン社製）に装着されている中間転写ベルトに代えて、各実施例または比較例に係る弾性中間転写ベルトを装着した。そして、Ａ４サイズの普通紙（商品名：ＣＳ８１４、キヤノン社製）上に、１００ｄｐｉの細線画像を出力した。なお、画像の形成には、上記電子写真画像形成装置のプリントカートリッジに搭載されているシアンおよびマゼンタ現像剤を用いた。また、画像の出力は、常温常湿（温度２５℃、相対湿度５５％）環境下で行った。

前記画像出力後、シアンとマゼンダの現像剤を用いて、普通紙Ａ３サイズ紙を使用し、連続４枚の２次色の細線画像を出力し、得られた細線画像を次の手順で評価した。スキャナーで細線画像を、読み取り解像度２４００ｄｐｉ、画像補正処理ＯＦＦの条件で読み込み、得られた画像を表示倍率２００％で目視により観察し、折れ跡起因の画像不良が見られるか否か下記の基準によって画像品質を評価した。折れ跡の目視と画像評価による結果を表１に記載した。また、画像評価で使用したランクの判定基準は以下のようになる。

ランクＡ：全く折れ跡による画像不良見られず良好
ランクＢ：僅かに視認できる折れ跡による画像不良あり
ランクＣ：明らかに視認できる折れ跡起因の画像不良あり

従来手法では折れ跡が画像に出てしまったが、本実施例により折れ跡部分の矯正をすることで折れ跡を軽微にし、折れ跡による画像不良が良化した。

折れ跡を矯正する工程は中間転写ベルト製造工程の最終なので、これ以降折れ跡がつくことは少なく、折れ跡による画像不良が発生しにくくなる。つまり、本発明は従来の中間転写ベルト製造工程における中間転写ベルトの最外層の焼成をする（従来の工程の４．新たな層の焼成を行う）際に、中間転写ベルトに圧力をかけながら熱処理を行うことで、これまでの製造工程でついたベルトの折れ跡を矯正することができる。この工程は中間転写ベルト製造工程で最終の工程なので、これ以降、新たな折れ目が発生することはない。

７ 中間転写ベルト、２０ 基層、２１ 熱硬化樹脂からなる層、
Ｌ 内型、Ｌ１ 薄層金属、Ｌ２ 金属フレーム、Ｍ 外型、
Ｎ 外型を内型で押さえつけた状態

Claims (3)

1. 少なくとも基層と熱硬化性樹脂からなる層を有する多層無端状転写ベルトの製造方法において、
   前記多層無端状転写ベルト最外層を焼成する工程もしくは、最外層を焼成した後の工程において、
   前記転写ベルトを該ベルトと同軸に配置される薄層の金属円筒内型と、前記金属円筒内型と同軸に配置される外型の間に挿入する工程と、
   前記多層無端状転写ベルトが前記金属円筒内型の内部にかける圧力を制御し、前記外型に前記転写ベルトの形状を維持しつつ最外層を密着させる工程と、
   前記多層無端状転写ベルトを、前記基層のガラス転移点以上、融点もしくは分解温度未満の温度範囲で加熱する工程と、
   加熱した前記転写ベルトを冷却する工程と、
   を有することを特徴とする多層無端状転写ベルトの製造方法。
2. 前記熱硬化性樹脂からなる層は前記基層のガラス転移点以上、融点もしくは分解温度未満の温度範囲で焼成に最適な温度範囲を有することを特徴とする請求項１に記載の多層無端状転写ベルトの製造方法。
3. 前記基層はポリイミドであることを特徴とする請求項１又は２に記載の多層無端状転写ベルトの製造方法。