JP3552868B2 - Ｏａ機器用部材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、レーザープリンタ等の電子写真装置、あるいは、インクジェットプリンタ、トナージェットプリンタ、熱転写プリンタ、熱昇華プリンタ、インパクトプリンタ等の所謂ＯＡ機器に使用されるベルト、ローラ、ドラム、ブレード等の部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複写機、プリンタ等のＯＡ機器用部材には、帯電、現像、転写、中間転写、トナー層形成、トナー搬送、トナー攪拌、クリーニング、定着、紙搬送等を行うためのベルト、ローラ、ドラム、ブレード等の部材が使用されている。
【０００３】
これら部材は、多くの場合、軟らかさが要求され、ゴム状弾性体やフォーム体が金属、繊維状物或いは樹脂成形体と積層或いは複合して用いられている。更に、これらのゴム状弾性体やフォーム体の表面に、感光体等の相手部材に対する汚染防止、トナー付着防止、トナーの帯電制御、抵抗調整、摩擦係数の制御等、種々の目的で樹脂からなる表皮層を形成する場合も多い。この場合、表皮層としては、上記目的を効果的に達成し得ることからフッ素樹脂が多用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フッ素樹脂はゴム等と比較して遙かに硬く、ゴム等の変形に追随しにくいため、ベルトやドラム，ローラ等とした場合に表皮層に割れが生じやすい。その結果、生じた割れ目からゴム配合剤が滲み出たり、割れ目にトナーが付着したり、摩擦係数が変化したりして、早期に所期の目的を達せなくなってしまう場合が多い。
【０００５】
一方、ゴム等への追随性を持たせるために、軟質のフッ素樹脂やフッ素ゴムを使用することもあるが、この場合は、感光体等の汚染防止、トナー付着防止、トナーの帯電制御、抵抗調整、摩擦係数の制御等の性能が不十分となり、初期の目的を十分に達成し得ない。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、複写機、プリンタ等のＯＡ機器に用いられるゴム等を基材とした弾性を有する部材で、感光体等の汚染防止、トナー付着防止、トナーの帯電制御、抵抗調整、摩擦係数の制御等の性能に優れ、かつ基材の弾性変形に十分追随し得る高寿命の表皮層を持つ部材を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、表皮層を、イソシアネート基と反応可能な官能基を有する含フッ素樹脂と、ポリオール化合物と、ポリイソシアネート化合物との反応生成物を含有する樹脂で形成することにより、フッ素樹脂が有する感光体等の相手部材の汚染防止、トナーの付着防止、トナーの帯電制御、抵抗調整、摩擦係数の制御等の優れた特性を維持しつつ、良好な柔軟性を得ることができ、割れ等の不都合を生じることなくゴムやフォーム体などの弾性変形に良好に追随して高寿命化を達成することができ、その結果、表皮層の割れ目からゴム配合剤が滲み出たり、割れ目にトナーが付着したり、摩擦係数が変化したりして、早期に所期の目的を達し得なくなるようなことがなく、長期耐久性に優れたＯＡ機器用部材が得られることを見出し、本発明を完成したものである。
【０００８】
従って、本発明は、イソシアネート基と反応可能な官能基を有する含フッ素樹脂と、ポリオール化合物と、ポリイソシアネート化合物との反応生成物を含有してなる表皮層を表面に有することを特徴とするＯＡ機器用部材を提供する。
【０００９】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のＯＡ機器用部材は、上述のように、含フッ素樹脂と、ポリオール化合物と、ポリイソシアネートとの反応生成物を含有してなる表皮層を表面に形成したものである。
【００１０】
上記含フッ素樹脂としては、イソシアネート基と反応可能な官能基を有するものであればいずれのものでもよく、具体的には、フルオロオレフィンとビニルエーテルとの共重合体、フルオロオレフィンとビニルエステルとの共重合体、フルオロオレフィンとアクリル酸エステルとの共重合体、フルオロオレフィンとメタクリル酸エステルとの共重合体、又はフルオロオレフィンとビニルシランとの共重合体など、或いは上記フルオロオレフィンに更にエチレンやプロピレン等のオレフィンを共重合したものなどで、ビニルエーテル、ビニルエステル、アクリル酸エステル、或いはメタクリル酸エステルの一部又は全部にイソシアネート基と反応可能な官能基を有するものが好ましく用いられる。なお、上記フルオロオレフィンとしては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、クロロトリフルオロエチレン、トリフルオロエチレン等が例示される。また、これら含フッ素樹脂の性状は樹脂状でもゴム状でもよいが、特に溶剤に溶解可能なものが好ましく用いられる。
【００１１】
上記イソシアネート基と反応可能な官能基としては、特に制限されるものではないが、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、スルホン酸基等の活性水素を有する官能基を例示することができ、これらの中では、水酸基が特に好ましい。
【００１２】
次に、上記ポリオール化合物としては、１分子中に２個以上の水酸基を持つ化合物であり、一般にポリウレタンの原料として用いられるポリオールが好適に用いられる。例示すれば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィンポリオール、水添ポリオレフィンポリオール、ポリマーポリオール、シリコーンポリオール等が挙げられる。これらの中でもポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールは、高伸張率の反応生成物が得られる点で好ましく、またポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールは、高張力の反応生成物が得られる点で好ましく、更にポリエーテルポリオールの中ではポリテトラメチレンエーテルポリオールが高張力の反応生成物が得られる点で好ましい。
【００１３】
また、上記ポリイソシアネート化合物としては、一般にポリウレタンの原料として用いられるポリイソシアネートが好適に用いられ、例えば芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネートなどが好ましく使用される。これらの中でも特に脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネートは、高伸張率の反応生成物が得られる点で好ましく、好ましい脂肪族ポリイソシアネートとしてより具体的にはヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、及びその変性体などが挙げられ、好ましい脂環族ポリイソシアネートとしてより具体的にはイソホロンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）などが挙げられる。
【００１４】
本発明の部材表面に形成される表皮層は、上記含フッ素樹脂と、ポリオール化合物と、上記ポリイソシアネート化合物との反応生成物を含有するものであるが、この場合、各成分の使用割合は、特に制限されるものではないが、通常は、上記フッ素樹脂と上記ポリオール化合物とが重量比で９０：１０〜１０：９０、特に８０：２０〜２０：８０であることが好ましく、また上記ポリイソシアネート化合物は上記フッ素樹脂と上記ポリオール化合物との重量和１００重量部に対して１００〜１０重量部、特に８０〜２０重量部であることが好ましい。
【００１５】
これら３成分の反応は３成分を同時に反応させる方法が好ましく採用される。これにより、含フッ素化合物の上記官能基がイソシアネート基と反応すると共に、含フッ素樹脂とポリオール化合物とがウレタン結合、ウレア結合、アロハネート結合、ビュレット結合等によって結合し、単なるブレンド物とは異なる優れた強度、伸張度等の力学物性を有する反応生成物が得られるものである。この場合、この反応により結果的に含フッ素樹脂が結合したウレタン樹脂が生成するものであるが、ウレタン樹脂の存在下に上記官能基を有する含フッ素樹脂をポリイソシアネート化合物と反応させた場合には、上述の優れた力学物性を有する反応生成物を得ることはできない。その理由は必ずしも明らかではないが、上記３成分を同時に反応させた場合と、ウレタン樹脂の存在下に上記官能基を有する含フッ素樹脂をポリイソシアネート化合物と反応させた場合とでは、得られる生成物の架橋構造が異なることによると思われる。
【００１６】
なお、上記３成分を反応させる方法は、これら３成分を同時に反応させることができる方法であればいずれの方法であってもよく、特に制限されるものではないが、通常は上記３成分及び必要に応じて添加されるその他の成分を適宜な溶剤に溶解し、この溶液を部材表面に塗布して常温或いは加熱下に反応硬化させることにより、表皮層の形成と同時に３成分の反応を行う方法が好ましく採用される。
【００１７】
本発明の部材表面に形成される表皮層には、上記反応生成物と共に目的に応じて、他のフッ素樹脂やポリウレタン、フッ素ゴム、ポリアミド、ポリエステル、アルキッド樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコーン樹脂、アクリルウレタン樹脂、シリコーン樹脂、アミノ樹脂、尿素樹脂、塩素化ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル樹脂、エチレンエチルアクリレート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等の１種又は２種以上を配合することもできる。また、カーボン、金属粉、金属酸化物粉、イオン性物質等の導電材や、摩擦係数を下げるためにポリテトラフルオロエチレン，ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂の微粒子、硫化モリブデン，グラファイト等の無機物質の微粉体等を添加することもできる。更に、本発明の効果を損なわない範囲であれば、その他の添加剤を添加しても差し支えない。
【００１８】
これらその他の成分の添加量は、本発明の効果を損なわない範囲であればよく、特に制限されるものではないが、通常は樹脂については表皮層の１０〜７０重量％、特に２０〜５０重量％程度とすることが好ましく、導電材やその他の微粉体については表皮層の１〜２００重量％、特に３〜１００重量％程度とすることが好ましい。
【００１９】
本発明のＯＡ機器用部材は、その基体となる金属、繊維状物或いは樹脂成形体等と積層又は複合化されたゴム状弾性体やフォーム体の表面に上記表皮層を形成したものである。この場合、上記ゴム状弾性体やフォーム体の表面に上記表皮層を形成する方法としては、上記表皮層を均一かつ薄膜状に形成することができる方法であればいずれの方法であってもよく、特に制限されるものではないが、通常は上記含フッ素樹脂、ポリオール化合物、ポリイソシアネート化合物及び必要に応じて添加されるその他の成分を適当な溶媒に溶解又は分散し、これをディップ法、ロールコーター法、ドクターブレード法或いはスプレー法等により上記ゴム状弾性体やフォーム体の表面に塗布した後、常温或いは５０〜１５０℃程度の加熱下に反応硬化させて表皮層を形成する方法が好ましく採用され、これにより上記反応生成物を含有する表皮層を容易に得ることができる。なお、上記溶媒としては、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、Ｎ−メチルピロリドン、酢酸エチル、ジメチルホルムアミド等が好適に用いられる。
【００２０】
この表皮層の厚みは、目的とする部材によって種々選定され、特に制限されるものではないが、通常は１〜５００μｍ、特に５〜１５０μｍとすることが好ましく、薄すぎると力学的耐久性が不十分となる場合があり、一方厚すぎると本来の目的である柔軟性が損なわれる場合がある。
【００２１】
本発明のＯＡ機器用部材は、その表面に上記表皮層が形成されたものであればよく、その形態は用途に応じて適宜選定され、用途に応じてベルト状、ローラ状、ドラム状、ブレード状など、適宜な形態とすることができる。この場合、その用途として具体的には、複写機やプリンタなどのＯＡ機器において、帯電、現像、転写、中間転写、トナー層形成、トナー搬送、トナー攪拌、クリーニング、トナー定着、紙搬送等の用途が挙げられる。
【００２２】
本発明のＯＡ機器用部材は、上記のように種々の形態で種々の用途に用いられるものであるが、優れた柔軟性が要求されることから、ベルト状、ドラム状或いはロール状とする場合に好ましく用いられ、中でも中間転写に用いられるベルトやドラムとする場合に好ましく用いられ、特に高度な柔軟性が要求される中間転写用のベルトとする場合に、その効果が顕著に現れるものである。
【００２３】
中間転写ベルトの一例を示せば、図１に参照符号１で示したように、４つの感光ドラム（画像形成体）２ａ〜２ｄと紙等の記録媒体３との間に配設し、上記感光ドラム２ａ〜２ｄの表面に形成されたトナー像を一旦転写保持し、これを記録媒体３へと転写する無端ベルト状に形成した中間転写ベルトを挙げることができる。
【００２４】
この場合、図１に示した装置は、中間転写方式によりカラー印刷を行うものであり、感光ドラム２ａ上の静電潜像をイエローにより現像する第１現像装置４ａと、感光ドラム２ｂ上の静電潜像をマゼンタにより現像する第２現像装置４ｂと、感光ドラム２ｃ上の静電潜像をシアンにより現像する第３現像装置４ｃと、感光ドラム２ｄ上の静電潜像をブラックにより現像する第４現像装置４ｄとを、上記中間転写ベルト１に沿って配置し、中間転写ベルト１を図中矢印方向に循環駆動させて各現像装置４ａ〜４ｄの感光ドラム２ａ〜２ｄ上に形成された４色のトナー像を中間転写ベルト１上に順次転写することにより、この中間転写ベルト１上にカラー画像を形成し、このカラー画像を紙等の記録媒体３上に転写してプリントするものである。なお、図中５は、中間転写ベルト１を循環駆動するための駆動ローラ、６は記録媒体送りローラ、７は記録媒体供給装置、８は定着装置である。また、図中９は中間転写ベルト１に電圧を印加する電源装置（電圧印加手段）であり、この電源装置９は感光ドラム２ａ〜２ｄからトナー像を上記中間転写ベルト１に転写する際と、中間転写ベルト１から記録媒体３にトナー像を転写する際とで、印加する電圧の正負を反転させることができるようになっている。
【００２５】
上記中間転写ベルト１は、通常図２に示したように、綿、人絹、ナイロン、ポリエステル等からなる織布を心材１１とし、この心材１１の片面又は両面（図では両面）に各種ゴムやフォーム体からなる弾性層１２，１２を形成したものであり、本発明では、この弾性層１２の表面に上記表皮層１３を形成したものである。この場合、表皮層１３はベルト１の両面に形成しても片面のみに形成してもよいが、図２に示されているように、少なくとも上記感光ドラム２ａ〜２ｄと接触する側の面に形成されるものである。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のＯＡ機器用部材は、表皮層を、イソシアネート基と反応可能な官能基を有する含フッ素樹脂と、ポリオール化合物と、ポリイソシアネート化合物との反応生成物を含む樹脂で形成したことにより、フッ素樹脂本来の好ましい特性である汚染防止、トナーの付着防止、トナーの帯電制御、抵抗調整、摩擦係数の制御等の特性を維持しつつ、良好な柔軟性を有する表皮層を有するものであり、この表皮層はＯＡ機器用部材のゴムやフォーム体に良好に追随し、割れ等の不都合を生じることなく、長期耐久性に優れる部材が得られるものである。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例，比較例を示し本発明の効果をより具体的に示すが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。
［実施例］
マンドレル上に織布を巻き付け、その上にエピクロルヒドリンゴムを積層、加硫成型してゴムベルトを作成した。ゴム硬度は、ＪＩＳ−Ａ硬度で４０゜であった。また、ベルト幅が２４０ｍｍ，周長が４５０ｍｍ，厚さが１ｍｍであった。
【００２８】
水酸基を有する含フッ素樹脂としてセフラルコート（セントラル硝子社製、６０％溶液）４８重量部、ポリオール化合物としてサンプレンＩＢ４６５（三洋化成社製、３０％溶液）２３８重量部、ポリイソシアネート化合物としてデュラネートＥ４０５−８０Ｔ（旭化成社製、ＨＤＩ系弾性ポリイソシアネート８０％溶液）２８．５重量部をメチルエチルケトン４７６重量部に溶解して樹脂溶液を調製した。この樹脂溶液をスプレー法により上記ベルトのエピクロルヒドリンゴム上に塗布し、１２０℃で１時間硬化反応を行って、約５０μｍ厚の表皮層を形成し、中間転写ベルトを作成した。
【００２９】
［比較例１］
セフラルコート４８重量部、サンプレンＩＢ４６５ ２３８重量部をメチルエチルケトン４７６重量部に溶解した樹脂溶液を用いて表皮層を形成したこと以外は、実施例と同様にして中間転写ベルトを作成した。
【００３０】
［比較例２］
セフラルコート１６７重量部のみをメチルエチルケトン１５０重量部に溶解した樹脂溶液を用いて表皮層を形成したこと以外は、実施例と同様にして中間転写ベルトを作成した。
【００３１】
［比較例３］
サンプレンＩＢ４６５ ３３３重量部のみをメチルエチルケトン３５０重量部に溶解した樹脂溶液を用いて表皮層を形成したこと以外は、実施例と同様にして中間転写ベルトを作成した。
【００３２】
［比較例４］
セフラルコート４８重量部、サンプレンＬＱ３９０（三洋化成社製、ウレタン樹脂４２％溶液）１７０重量部をメチルエチルケトン４７６重量部に溶解した樹脂溶液を用いて表皮層を形成したこと以外は、実施例と同様にして中間転写ベルトを作成した。
【００３３】
上記実施例及び比較例１〜４の各中間転写ベルトについて、以下の性能試験を行った。結果を表１に示す。
感光体汚染試験
各ベルトに感光ドラムを両端５００ｇで押し付けて３週間放置した後、感光ドラムから引き離し、感光ドラム上の汚染を観察した。
トナー付着試験
トナーをベルトに振りかけた後に、コットンペーパーで拭き取り、ベルト上へのトナーの残り具合を観察した。
摩擦係数
ヘイドン表面試験機にて、荷重２００ｇでのポリエステルフィルムに対する最大静止摩擦係数を測定した。
ベルト屈曲試験
各ベルトから幅２０ｍｍ，長さ３５０ｍｍの試験片を切り出し、これを径１６ｍｍのプーリーに掛け、張力が１ｋｇ／１ｍｍとなるように試験片両端の荷重を調製して３０ｒｐｍの速度で交互に上下動を行い、所定回数上下動を繰り返した後に試験片表面を観察した。
【００３４】
【表１】

【００３５】
表１に示されているように、本発明の中間転写ベルトは、感光体汚染、トナー付着、摩擦特性に優れている上、ベルト屈曲に対する耐久性が著しく優れていることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる中間転写ベルトを用いたＯＡ機器における現像，転写機構部の一例を示す概略図である。
【図２】本発明にかかる中間転写ベルトの一例を示す図１のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。
【符号の説明】
１ 中間転写ベルト（ＯＡ機器用部材）
１１ 芯材
１２ 弾性層
１３ 表皮層
２ａ〜２ｄ 感光ドラム（画像形成体）
３ 記録媒体
４ａ〜４ｄ 現像装置
５ 駆動ローラ
６ 紙送りローラ
７ 記録媒体供給装置
８ 定着装置
９ 電源装置

Claims (4)

1. イソシアネート基と反応可能な官能基を有する含フッ素樹脂と、ポリオール化合物と、ポリイソシアネート化合物との反応生成物を含有してなる表皮層を有することを特徴とするＯＡ機器用部材。
2. 上記含フッ素樹脂が官能基として水酸基を有するものである請求項１記載のＯＡ機器用部材。
3. ベルト状、ドラム状或いはローラ状の部材である請求項１又は２記載のＯＡ機器用部材。
4. 画像形成体からトナー像を一旦自己の表面に転写保持し、このトナー像を各種記録媒体へと転写する中間転写部材である請求項１〜３のいずれか１項に記載のＯＡ機器用部材。

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