JP4137099B2 - 画像形成装置用転写ベルトの製造方法と製造装置および画像形成装置用転写ベルト - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置用転写ベルトの製造方法と製造装置および画像形成装置用転写ベルトに関し、特にカラー複写機、カラーレーザープリンターなどの電子写真方式を用いたカラー画像形成装置において、感光ドラム上のトナー像を転写材（紙）に転写するために用いられる画像形成装置用転写ベルトの製造方法と製造装置およびそれらの製造方法または製造装置によって製造された画像形成装置用転写ベルトに関する。

カラー複写機、カラーレーザープリンターなどのカラー画像形成装置における画像の転写方式として、感光ドラム上に形成されたトナー像を、画像形成装置用転写ベルトを用いて転写材（紙）に転写する方式が、標準的になりつつある。

図８は、この方式の１つである中間転写方式の概略を示す説明図である。図８に示す通り、トナー１と現像ローラ２により、感光ドラム３上に、トナー像が形成される。この方式は、４連タンデム方式であるため、４色のトナーとそれぞれに対応する現像ローラ、感光ドラムが、設けられている。感光ドラム３上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ４と、感光ドラム３と、画像形成装置用転写ベルト５とにより、画像形成装置用転写ベルト５に転写される。形成されたカラー画像は、二次転写ローラ６と、画像形成装置用転写ベルト５と、転写材（紙）７とにより、転写材（紙）７に転写され、定着ローラ（図示されていない。）により定着される。多重転写方式の場合も、基本的な原理は、同様である。

これらの方式で用いられる画像形成装置用転写ベルトについては、ベルトの周方向の大きな抵抗率（表面抵抗率）、および表面抵抗率よりは小さい厚み方向の抵抗率（体積抵抗値）を有し、かつこれらの抵抗率がベルト面上の位置、使用環境、電圧などにより変動しないこと、ベルトの周方向の引張弾性率が高いこと、表面が平滑でかつ接触角が大きくトナーがベルトから転写材（紙）に転写されやすいこと（優れた離トナー性）、感光ドラムやトナーなどを化学的に汚染しないこと（優れた非汚染性）、難燃性であること、などの特性が望まれている。

単層の画像形成装置用転写ベルトにより、これらの多数の特性を満たすことは困難であるので、多層からなる画像形成装置用転写ベルトが提案されており、例えば、特開２００２−２８７５３１号公報には、低抵抗値の熱可塑性エラストマーのベース層と、高抵抗値の熱可塑性エラストマーの表層とを有し、前記ベース層と前記表層とが加熱成形により形成されていることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトが開示されている。

また、近年は、厚み方向に弾性を有する画像形成装置用転写ベルトも望まれており、この性質を満たす画像形成装置用転写ベルトとして、上記のようなベース層と表層に加えて、弾性体により形成される弾性層を有するものも考えられる。

この多層の画像形成装置用転写ベルトにおいては、ベルトの周方向の高引張弾性率はベース層により、厚み方向の弾性は弾性層により達成される。一方、安定した体積抵抗値は、ベース層および弾性層を形成する材質の選択などにより制御される。また、大きな表面抵抗率、優れた離トナー性、優れた非汚染性は、表層により達成されることが望まれる。

しかし、従来は、これらの特性を十分に満足する画像形成装置用転写ベルトは得られていなかった。

このような要求を満足させられる画像形成装置用転写ベルトとして、本発明者らは、以下の画像形成装置用転写ベルトを見出した。

即ち、ベース層と、前記ベース層上に設けられたウレタン等のエラストマーにより形成される弾性層と、前記弾性層上に設けられたフッ素含有ポリマーにより形成される表層を有することを特徴とする画像形成装置用転写ベルトを見出した。

前記の画像形成装置用転写ベルトは、表層として、フッ素含有ポリマーにより形成される表層が用いられているため、大きな表面抵抗率、優れた離トナー性、優れた非汚染性を達成することができ、またベース層と表層の間に、ウレタン等のエラストマーにより形成される弾性層が設けられているため、厚み方向の十分な柔軟性を有しており、トナーを潰すことなく、搬送ができ、高画質化に対応できる画像形成装置用転写ベルトが得られる。

しかし、前記発明の場合、表層を構成するフッ素含有ポリマーと、弾性層を構成するウレタン等のエラストマーとの接着は、一般的にはプラズマ処理やブラストなどの物理的処理、あるいはプライマーによるが、前者の場合、過大な労力、時間を要し、コスト高になり、後者の場合、薄い表層を通して汚染物質がブリードする可能性がある。

また、表層を形成する物質を、弾性層を形成するウレタン等にスプレー法やディップ法により塗布し、その後焼成することが考えられるが、弾性層のウレタン等の熱分解点が、表層の焼成温度より低いため、表層を焼成することができない。

また、ベース層と弾性層により形成した成型体に、押し出しチューブ状の表層をはめ込む方法も考えられるが、小さい径（Φ１００ｍｍ未満）の画像形成装置用転写ベルトしか製造することができない。また、３０μｍ未満の薄肉の表層を得ることが困難である。
さらにこのような問題に加え、画像形成装置用転写ベルトの場合、エンドレス形状に製造する必要がある。
特開２００２−２８７５３１号公報（請求項１）

本発明は、ベース層と、前記ベース層上に設けられた弾性層と、前記弾性層上に設けられたフッ素含有ポリマーにより形成される表層を有することを特徴とする画像形成装置用転写ベルトについて、より大きな表面抵抗率、優れた離トナー性、優れた非汚染性、安定した体積抵抗値などを有すると共に、汚染物質のブリードの問題が発生する可能性もなく、さらに表層と弾性層との優れた接着力が確保された画像形成装置用転写ベルトを、過大な労力、時間を要することなく、また弾性層が融けたり、熱変形することもなく製造する方法や製造装置、およびその製造方法や製造装置によって製造された画像形成装置用転写ベルトの開発が望まれていた。

また、近年の信頼性と耐久性に対するユーザの要求は益々厳しくなっており、このため弾性層とフッ素含有ポリマーにより形成される表層とを従来以上に確実かつ効率的に接着する技術の開発が望まれていた。
さらに、かかる接着を行う製造方法や装置の開発が望まれていた。

本発明者は、鋭意検討の結果、各層に画像形成装置用転写ベルトとして最適の材質を選定すると共に、表層と弾性層との間に、特定のバインダー層を設け、さらに表層とバインダー層からなる複合体と、ベース層と弾性層からなる複合体を、それぞれ別個に製造し、その後両複合体を合体させること、またエンドレス形状にするために、表層とバインダー層からなる複合体を、外筒内面に形成することにより前記課題が達成されることを見出した。

また、バインダー層に表層と共通する物質を配合することにより接着性が改善されることを見出した。
また、それぞれ別個に製造された表層とバインダー層からなる第１複合体と、ベース層と弾性層からなる第２複合体とを確実、効率的に接着する方法とその方法を実施する装置を開発した。

本発明の請求項１は、
外筒内面に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキビニルエーテル（ＰＦＡ）からなる表層を設けた後、前記表層上に、バインダー層を設けて、第１複合体を形成する第１複合体形成工程と、
ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、およびポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）からなる群から選択された少なくとも１つからなるベース層上に、エラストマーからなる弾性層を設けて、第２複合体を形成する第２複合体形成工程と、
前記第１複合体のバインダー層と、前記第２複合体の弾性層とを熱融着させる複合体融着工程とを有し、
前記バインダー層が、融点が、前記弾性層を構成する材料の熱分解点以下であり、熱分解点が、前記表層を構成する材料の融点以上である材料により形成されていること、
を特徴とする画像形成装置用転写ベルトの製造方法を提供するものである。

本発明では、画像形成装置用転写ベルトの表層として、フッ素含有ポリマーの中でも、表面抵抗率、非汚染性に優れると共に、接触角が高く（大きく）、トナー等の付着物をきれいに剥がせることができるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキビニルエーテル（ＰＦＡ）が用いられている。

また、弾性層として、弾性力のあるエラストマーが用いられている。

さらに、ベース層として、画像形成装置用転写ベルトとしての引張弾性率、弾性層との接着性などの点で特に優れるポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）などが用いられている。

そして、本発明では、このような優れた層を有する画像形成装置用転写ベルトについて、前記の通り、表層と前記の特定のバインダー層からなる第１複合体を形成し、別途、ベース層と弾性層からなる第２複合体を形成し、前記バインダー層と前記弾性層を熱融着させて画像形成装置用転写ベルトを製造する。

そして、前記製造法を実現させるため、本発明のバインダー層としては、融点が、前記弾性層を構成する材料の熱分解点以下であり、熱分解点が、前記表層を形成する材料の融点以上である材料が用いられている。

即ち、前記バインダー層は、融点が、前記弾性層を構成する材料の熱分解点以下であるため、前記バインダー層および前記弾性層の融点以上で、前記バインダー層および前記弾性層の熱分解点以下の温度に加熱しながら、前記バインダー層と前記弾性層とを圧着させることにより、強固に接着させることができる。

また、前記バインダー層は、熱分解点が、前記表層を構成する材料の融点以上である材料で構成されているため、前記表層の融点以上、かつ前記表層の熱分解点以下の温度に加熱することにより両者を融着させることができる。

このように、前記バインダー層の形成には、過大な労力、時間を要することもなく、さらにプライマーの様に表層を汚染する物質が混入されておらず、薄い表層を通して汚染物質がブリードする可能性もない。

また、弾性層に欠陥があっても、バインダー層と熱融着させる際に、前記弾性層が溶融するため、このような欠陥を消去することができる。

また、大口径（Φ１００ｍｍ以上）の画像形成装置用転写ベルトを製造することができる。さらに、３０μｍ未満、特に１μｍ程度の薄肉の表層を得ることも容易にでき、一方厚肉の表層にも対応することができる。

このように、本発明は、特定の優れた層が組み合わされた画像形成装置用転写ベルトについて、特定の材質の層を追加しながら前記課題を達成する製造方法を見出したものである。

なお、本発明の製造方法においては、前記した各層の直上に、前記した他の層が設けられている構成に限られず、本発明の目的を損なわない範囲において、各層の間に、接着層その他の他の層が設けられていることを妨げない。

画像形成装置用転写ベルトにおいては、離トナー性を向上させるために、表層表面の粗さを小さくすることが好ましい。本発明においては、外筒内面を鏡面加工することだけで、この要請に容易に対応することができる。

請求項２は、この好ましい態様に該当するものであり、前記の画像形成装置用転写ベルトの製造方法であって、前記外筒内面が、鏡面加工されていることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトの製造方法を提供するものである。

前記の外筒内面に第１複合体が形成されるため、第２複合体は、前記外筒内に設ける必要がある。このような第２複合体の形成は、円筒状金型上に、前記ベース層を設け、前記ベース層上に、前記弾性層を設け、前記ベース層と前記弾性層よりなる第２複合体を、前記円筒状金型より分離する工程によることにより効率的に製造することができる。

請求項３は、この好ましい態様に該当するものであり、前記の画像形成装置用転写ベルトの製造方法であって、
第２複合体形成工程が、
円筒状金型上に、前記ベース層を設ける工程と、
前記ベース層上に、前記弾性層を設ける工程と、
前記ベース層と前記弾性層よりなる複合体を、前記円筒状金型より分離し、円筒状の第２複合体を形成する工程と、
を有することを特徴とする画像形成装置用転写ベルトの製造方法を提供するものである。

外筒内面に、前記表層と前記バインダー層とからなる第１複合体を形成した後、前記第１複合体と、別途形成した前記ベース層と前記弾性層とからなる円筒状の第２複合体とを、前記第１複合体のバインダー層と、前記第２複合体の弾性層とを熱融着させて合体させる必要がある。

この融着方法としては、円筒状の前記第２複合体を外筒内部に挿入した後、前記第２複合体を加熱すると共に、膨張させて、外筒内面に形成された前記第１複合体に圧接する方法が、効率的であり好ましい。

このような方法としては、火薬など爆発力を利用する方法などがあるが、熱膨張係数の差を利用する方法が、加熱手段と共用できるため好ましい。

具体的には、円筒状の前記第２複合体の内面に、熱膨張係数が外筒の熱膨張係数より大きい中子を挿入し、前記中子を前記外筒内に挿入し、前記外筒と前記中子を加熱して、２つの複合体を熱融着させる方法が効率的である。

請求項４は、この好ましい態様に該当するものであり、前記の画像形成装置用転写ベルトの製造方法であって、
前記複合体融着工程が、
円筒状に形成された前記第２複合体の内面に、熱膨張係数が外筒の熱膨張係数より大きい中子を挿入する中子第１挿入工程と、
前記第２複合体に挿入された前記中子を前記外筒に挿入する中子第２挿入工程と、
前記外筒と前記中子を加熱し、前記第１複合体のバインダー層と前記第２複合体の弾性層を熱融着させる複合体融着工程と、
を有することを特徴とする画像形成装置用転写ベルトの製造方法を提供するものである。

中子は、熱膨張係数が大きい材質により形成されていることが好ましく、特にＭＣナイロンまたはフッ素樹脂により形成されていることが好ましい。

請求項５は、この好ましい態様に該当するものであり、前記の画像形成装置用転写ベルトの製造方法であって、前記中子が、ＭＣナイロンまたはフッ素樹脂により形成されていることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトの製造方法を提供するものである。

他の好ましい方法としては、流体圧を使用する方法がある。この方法においては加熱を併用するだけでなく、接着は真空雰囲気で行われるため、接着面にガスが残らず、確実な接着がなされることとなる。

請求項６の発明は、この好ましい製造方法に該当するものであり、前記の画像形成装置用転写ベルトの製造方法であって、
前記複合体融着工程が、
内部に充填されている流体の圧力を調節して半径を増減させることが可能な、両端が閉じられた中空円筒状のウォーターバックの外周に前記第２複合体をはめ込み、さらにその状態で外筒内面側に固着されている前記第１複合体内に挿入するウォーターバック挿入ステップと、
前記ウォーターバック挿入ステップの終了後、前記ウォーターバックの周囲を真空にする真空ステップと、
前記ウォーターバック挿入ステップの終了後、前記ウォーターバック内に充填されている流体の圧力を上げて前記ウォーターバックの直径を大きくし、その外周にある前記第２複合体の外周面を、前記第１複合体の内周面に押圧させる押圧ステップと、
前記真空ステップと前記押圧ステップの終了後、前記真空室の内部を加熱して前記第２複合体の外周面と前記第１複合体の内周面とを接着させる接着ステップと、
を有していることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトの製造方法を提供するものである。

この製造方法では、両端部が閉じられた中空円筒状のウォーターバックにベース層と弾性層を有する第２複合体をはめ込んだ状態で、外筒内面側に固着されている第１複合体内に挿入し、圧力調整用ポンプによりウォーターバック内に充填されている流体の圧力を上げてウォーターバックの径を第２複合体ごと増加させ、その外側面を第１複合体の内側面に押付け、この状態で真空にし、真空室ごと加熱して第１複合体と第２複合体の接着を行う。両方の複合体の接着が終了し、圧力を元の大気圧とし、さらに温度を低下させた後、ウォーターバック内に充填されている流体の圧力を下げてウォーターバックの径を減少させ、第１複合体と第２複合体がしっかりと接着された樹脂製ベルトからウォーターバックを引抜くこととなる。
さらに、最後に、この樹脂製ベルトが、外筒の内面から剥される。

ここに、ウォーターバックは、内部の流体により径を制御可能であれば、その材質は問わない。
また、流体とは、水に限定されず、ガス、シリコンオイル等をも含む。特に、接着時に１５０℃以上に加熱する場合には、蒸気圧が低いオイルの方が水より好ましい。
また、圧力調整用ポンプとは、ウォーターバック内の圧力を制御、調節可能であれば、ポンプには限定されない。
なお、接着時に真空にしているのは、接着面にガスが取残され、ボイドが発生することを防止するためである。

また、第１複合体の内側面と第２複合体の外側面との接着は、第１複合体をその外側面が金属円筒製の外筒に固定された状態とし、第２複合体をその内側から半径方向外部側に押圧した状態でなされるため、両方の複合体の接着が確実に成され、寸法精度も良好となる。
また、接着は真空中でなされるため、接着面にガスが取残されたりする等の不具合の発生がなく、この面からも良好な接着と寸法の確保がなされる。

さらに、接着時に第１複合体を内側から半径方向外部側に押圧するウォーターバックは、内部の流体圧を制御することにより外径を伸縮可能であるため、接着前の第１複合体への挿入、接着後の両方の複合体が接着されたベルトの取外しも容易となる。

この際、ウォーターバックは、シリコンゴム製であれば、少なくとも樹脂層の接着時に押圧する円筒状の部分は、２００〜２５０℃程度の高温まで柔軟性を失わず、また樹脂との離型性が優れるため接着処理終了後に第１複合体と第２複合体が接着してなる樹脂製ベルトからウォーターバッグを引抜く作業が容易になるので好ましい。

請求項７の発明は、この好ましい態様に該当するものであり、前記の画像形成装置用転写ベルトの製造方法であって、
前記ウォーターバックは、外周面にシリコンゴムを使用しているものであることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトの製造方法を提供するものである。

バインダー層を形成する材料は、溶剤に溶ける材料であることが好ましい。即ち、前記バインダー層を構成する材料を、溶剤に溶かし、スプレー法やディップ法により表層に塗布するのみで接着させることができる。

請求項８は、この好ましい態様に該当するものであり、前記の画像形成装置用転写ベルトの製造方法であって、バインダー層を形成する材料が、溶剤に溶ける材料であることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトの製造方法を提供するものである。

バインダー層は、フッ素含有ポリマーであることが好ましく、中でも四フッ化成分を含んでいるためＰＴＦＥ、ＰＦＡと接着しやすいこと、融点が１１０℃と低いグレード品があること、分解点が４００℃（ＰＴＦＥの融点以上）と高いこと、ウレタン等との接着性に優れていること、柔かいこと等の理由より、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、およびビニリデンフロライドの共重合体（ＴＨＶ）であることが特に好ましい。
特に、バインダー層がＴＨＶであり、表層がＰＴＦＥであり、弾性層がウレタンである場合が、最も好ましい。

請求項９は、この好ましい態様に該当するものであり、前記の画像形成装置用転写ベルトの製造方法であって、バインダー層が、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、およびビニリデンフロライドの共重合体（ＴＨＶ）であることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトの製造方法を提供するものである。

前記の通り、本発明の画像形成装置用転写ベルトの表層として用いられているフッ素含有ポリマーは離トナー性に優れている。このようなフッ素含有ポリマーを表層に用いる場合は、バインダー層もフッ素含有ポリマーで形成することにより、両層の接着は充分強固である。また、表層を形成するフッ素含有ポリマーと同一のフッ素含有ポリマーをバインダー層のポリマーに添加することにより、両層の接着力をより高めることができる。この方法では、たとえバインダー層がフッ素含有ポリマーでなくても表層との接着ができる。

バインダー層に含有させるフッ素含有ポリマーは、粉状物として、バインダー層を形成する材料に含有させることが好ましい。この場合、粉状物の粒径は０．０１〜１０μｍであることが好ましい。粒径が０．０１μｍ未満の粉状物は製造が困難であり、一方粒径が１０μｍを越えると沈降の問題が発生しやすく、さらに表面荒さが悪くなり易いためである。

次に、バインダー層に含有させるフッ素含有ポリマーの量は、少な過ぎると充分な接着力向上の効果が得られず、一方、多過ぎるとバインダー層の主たる構成材料であるＴＨＶ等の特性への影響が大きくなる。以上を考慮したバインダー層に含有させるフッ素含有ポリマーの好ましい量は、バインダー層を形成する材料１００部に対して、１〜３００部である。特に、表層がＰＦＡから形成され、バインダー層がＴＨＶから形成される場合は、ＴＨＶにＰＦＡが１０〜１００部含有されていることが好ましい。

請求項１０は、前記の好ましい態様に該当するものであり、前記の画像形成装置用転写ベルトであって、バインダー層に、表層を形成するフッ素含有ポリマーが含有されていることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトを提供するものである。

弾性層のエラストマーとしては、ウレタン、アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレンゴム、シリコンゴム、ポリアミド等が挙げられるが、ウレタンを用いることが、最も好ましい。
また、エラストマーは、イオン導電化されたエラストマーを用いることが、体積抵抗値を安定させる観点より好ましい。

請求項１１は、この好ましい態様に該当するものであり、前記の画像形成装置用転写ベルトの製造方法であって、エラストマーが、ウレタンであることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトの製造方法を提供するものである。

前記の製造方法により得られる画像形成装置用転写ベルトは、より大きな表面抵抗率、優れた離トナー性、優れた非汚染性、さらに安定した体積抵抗値などを有すると共に、汚染物質のブリードの問題が発生する可能性もなく、また表層と弾性層との優れた接着力が確保されており、高画質に対応できる画像形成装置用転写ベルトである。

請求項１２は、この好ましい態様に該当するものであり、前記の各製造方法によって製造されることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトを提供するものである。

このような画像形成装置用転写ベルトにおける好ましい層厚は、表層は１〜１５μｍ、バインダー層は０．１〜１０μｍ、弾性層は５０〜３００μｍ、ベース層は３０〜１００μｍである。

請求項１から請求項３および請求項６から請求項１１のいずれかに記載の画像形成装置用転写ベルトの製造は、製造方法の発明である請求項６の発明を製造装置から捉えた、第１複合体と第２複合体の接着面を押圧するウォーターバックとその圧力調整用ポンプ、押圧時のウォーターバックを収納する真空室、および真空室内を加熱するヒータとを有する装置を使用して行われることが好ましい。

請求項１３の発明は、この好ましい態様に該当するものであり、
請求項１から請求項３および請求項６から請求項１１のいずれかに記載の画像形成装置用転写ベルトの製造方法に使用する製造装置であって、
前記第２複合体を外周にはめ込んだ状態で前記外筒内面側に固着されている第１複合体内に挿入され、さらに内部に充填されている流体の圧力を調節して半径を増減させることが可能な中空円筒状のウォーターバックと、
前記ウォーターバック内に充填されている流体の圧力を調節する圧力調整用ポンプと、
前記ウォーターバックが前記圧力調整用ポンプに連通されている状態で内部に設置可能な真空室と、
前記真空室の内部を加熱するヒータと、
を有していることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトの製造装置を提供するものである。

この製造装置の発明においても、請求項７の発明と同じく、ウォーターバックはシリコンゴムであることが好ましい。

請求項１４の発明は、この好ましい態様に該当するものであり、
前記ウォーターバックは、外周面にシリコンゴムを使用していることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトの製造装置を提供するものである。

なお、本発明の画像形成装置用転写ベルトには、転写と定着を同時に行なう画像形成装置用転写定着ベルトも含まれ、特に効率化の面からこのような画像形成装置用転写ベルトに本発明を適用することは好ましいことである。

本発明により、より大きな表面抵抗率、優れた離トナー性、優れた非汚染性、安定した体積抵抗値などを有すると共に、汚染物質のブリードの問題が発生する可能性もなく、さらに表層と弾性層との優れた接着力が確保された画像形成装置用転写ベルトを、過大な労力、時間を要することなく、また弾性層が融けたり、熱変形することもなく製造することができる。

以下、本発明をその最良の実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えてもよい。
（第１の実施の形態）
本実施の形態は、表層の内面側にバインダー層を形成した第１複合体の内面側に、ベース層の外面側に弾性体層を形成した第２複合体層を挿入し、両層の接着に中子を使用するものである。

先ず、図１に示す通り、内面を鏡面加工した熱膨張係数１．７６×１０^−５／℃の鋼鉄製の外筒８の内面に、ＰＴＦＥ（融点３２７℃、熱分解点４００℃）を、ディップ法により塗布し、３８０℃で焼成し、表層９を設けた。

さらに、ＴＨＶポリマー（融点１２０℃、熱分解点４００℃）を酢酸ブチルに溶融し、表層９上に、ディップ法により製膜して、乾燥させ、バインダー層１４を設けた。さらに、バインダー層１４をＰＴＦＥとＴＨＶの融点以上の３５０℃で加熱し、表層９に密着させた。

次に、図２に示す通り、ドラム状金型１０表面に、カーボン導電処理を行い、体積抵抗値を調整したポリイミドを製膜し、３８０℃で焼成し、ベース層１１を設けた。

さらに、ベース層１１上に、イオン導電化された水性ウレタン（融点１２０℃、熱分解点１８０℃）をディップ法により塗布し、乾燥させて弾性層１２を設けた。
イオン導電処理は、水性ウレタンに、イオン導電剤を分散させることにより行った。

次に、ドラム状金型１０表面に設けられたベース層１１と弾性層１２の複合体を、ドラム状金型１０から剥がし、円筒状に形成された複合体を、図３に示す通り、ＭＣナイロン製の熱膨張係数８．０×１０^−５／℃の中子１３外周に嵌め込んだ。

次に、図４に示す通り、ベース層１１と弾性層１２の複合体が嵌め込まれた中子１３を、バインダー層１４と表層９の複合層が内面に設けられた外筒８内に挿入し、真空中で１５０℃に加熱した。この加熱により、外筒８と中子１３の熱膨張係数には差があるため、熱膨張した中子１３が、外筒８の内面を押圧し、ベース層１１と弾性層１２の複合層と、バインダー層１４と表層９の複合層との図５に示される４層構造の複合体が得られた。

次に、中子１３、外筒８を冷却し、これらから４層構造の複合体を分離し、画像形成装置用転写ベルトを得た。

得られた画像形成装置用転写ベルトは、厚み６５μｍのベース層（ポリイミド）上に、厚み２００μｍの弾性層（イオン導電化されたウレタン）と、厚み３μｍのバインダー層（ＴＨＶ）と、厚み７μｍの表層（ＰＴＦＥ）を有する画像形成装置用転写ベルトであり、表面抵抗率、離トナー性、非汚染性共に優れた画像形成装置用転写ベルトを得ることができた。

また、表層とバインダー層の間、バインダー層と弾性層の間は、強固に接着されており、ブリードも発生していなかった。

また、バインダー層のＴＨＶポリマーの熱分解点は、１２０℃であるが、表層のＰＴＦＥの融点は、３２７℃であるため、スプレー法などを利用して、ベース層より順次、弾性層、バインダー層、表層を設ける方法では、表層を焼成することが困難であるが、前記製法によることにより、確実な表層の焼成ができた。

（第２の実施の形態）
本実施の形態は、表層を形成するフッ素含有ポリマーが含有されているバインダー層に関する。
図１に示す通り、内面を鏡面加工した熱膨張係数１．７６×１０^−５／℃の鋼鉄製の外筒８の内面に、ＰＦＡ（デュポン社製３５０Ｊディスパージョン、粒径０．２μｍ）（融点２９５℃）を、ディップ法により塗布し、３８０℃で焼成し、表層９を設けた。

さらに、ＴＨＶポリマー（住友３Ｍ社製ＴＨＶ２２０）（融点１２０℃、熱分解点４００℃）を酢酸ブチルに溶融し、表層９上に、ディップ法により製膜して、乾燥させ、バインダー層１４を設けた。さらに、バインダー層１４をＰＦＡとＴＨＶの融点以上の３５０℃で加熱し、表層９に密着させた。他は第１の実施の形態と同じ方法により画像形成装置用転写ベルトを得た。

得られた画像形成装置用転写ベルトは、厚み６０μｍのベース層（ポリイミド）上に、
厚み２００μｍの弾性層（イオン導電化されたウレタン）と、厚み３μｍのバインダー層
（ＴＨＶ）と、厚み５μｍの表層（ＰＦＡ）を有する画像形成装置用転写ベルトであり
、表面抵抗率、離トナー性、非汚染性共に優れた画像形成装置用転写ベルトを得ることが
できた。

また、画像形成装置用転写ベルトの体積抵抗値は、弾性層１２により安定して制御されていた。

さらに、表層とバインダー層の間、バインダー層と弾性層の間は、強固に接着されており、ブリードも発生していなかった。

また、バインダー層のＴＨＶポリマーの融点は、１２０℃であるが、表層のＰＦＡの融点は、２９５℃であるため、スプレー法を利用して、ベース層より順次、弾性層、バインダー層、表層を設ける方法では、表層を焼成することが困難であるが、前記製法によることにより、弾性層とバインダー層を強固に接着することができた。

（第３の実施の形態）
本実施の形態も、表層を形成するフッ素含有ポリマーが含有されているバインダー層に関する。
バインダー層を設けるにあたり、ＴＨＶポリマー（住友３Ｍ社製ＴＨＶ２２０）に表層を形成するＰＦＡの粉状物（デュポン社製３４０Ｊ、粒径０．２μｍ）をＴＨＶポリマー１００部に対して６０部予め添加して、ＴＨＶポリマーを酢酸ブチルに溶融した。他は実施例２と同じ方法により画像形成装置用転写ベルトを得た。

得られた画像形成装置用転写ベルトは、厚み６０μｍのベース層（ポリイミド）上に、厚み２００μｍの弾性層（イオン導電化されたウレタン）と、厚み３μｍのバインダー層（ＴＨＶ）と、厚み５μｍの表層（ＰＦＡ）を有する画像形成装置用転写ベルトであり、表面抵抗率、離トナー率、非汚染製共に優れた画像形成装置用転写ベルトを得ることができた。

次に、第１の実施の形態ないし第３の実施の形態で得られた画像形成装置用転写ベルトの表層とバインダー層の接着力を測定した。測定は以下の方法により行った。
即ち表層とバインダー層に１ｃｍ幅の切り込みを入れて設けた測定箇所において、両層を引きはがすために必要な力を接着力として測定した。
測定の結果、第１の実施の形態、第２の実施の形態の場合は接着力が０．０６ｋｇ／ｃｍであったが、第３の実施の形態の場合には０．３５ｋｇ／ｃｍであった。以上の結果より、バインダー層に、表層を形成するフッ素含有ポリマーが含有されていることにより、表層とバインダー層の接着力が向上することが確認できた。

（第４の実施の形態）
本実施の形態は、第１複合体と第２複合体の接着にウォーターバックを使用するものである。

先ず、装置について説明する。
第１複合体と第２複合体の接着を、図６、図７を参照しつつ説明する。図６において、５０はウォーターバック全体を指し、実線で示す５１はその胴部であり、破線で示す５２は径が増大した状態の胴部であり、５５は胴部の上下両端のエンドプレート（鏡板）であり、５９はポンプである。６０は真空室であり、６１はその蓋であり、６２は真空ポンプである。図７において、７０は取り外し可能な電気ヒータである。

ウォーターバック５０は全体が一種の液体容器となっており、さらにその胴部５１はシリコンゴム製である。このため、図６に示す様にポンプ５９により内部の流体の圧力を増加させることにより、その胴部５１を膨らますことができる。なお、胴部５１の厚さは、自立性を持たせるため１０ｍｍとしているが、これは膨張性に何等悪影響を及ぼさない。
また、接着面の中央から側部方向に良好にガスが抜ける様に、ゴムの中央部は少し薄めにしている。
また、真空室６０は一種の容器であり、外周に半製品の樹脂ベルトを巻いたウォーターバック５０を外部にあるポンプ５９と連結した状態でその内部に出し入れ可能となっている。このため、その上部には開閉自在の蓋６１が設けられおり、また内部は真空ポンプ６２に接続されている。

なお、実際にはこれら各部は、例えばウォーターバック５０の胴部５１とエンドプレート５５との接続には複雑なシール機構を有している等、構造は多少複雑であるが、本発明の趣旨には関係が薄いので、それらは図示していない。

次に、接着を行っている時の様子を、図７を参照しつつ説明する。
図７は、ベース層１１と弾性層１２からなる半製品の第２複合体が嵌め込まれたウォーターバック５０を、バインダー層１４と表層９からなる半製品の第１複合体が内側面に固着された外筒８内に挿入し、さらに真空室６０内部に設置し、内部の流体の圧力を上昇させた状態を示す。
このため、４層の樹脂層からなる半製品の樹脂ベルトは、ウォーターバック５０の内圧で膨らんだ胴部５２により、外筒８の内面に押付けられている。
なおこの際、外筒８はステンレス製であり全く変形しない。一方、ウォーターバック５０の胴部５１、５２はシリコンゴム製の膜であるため、ウォーターバック５０内の流体圧を１００気圧に上げると、両端のエンドプレート５５の有る無しに無関係に、全体が均一に樹脂層を外筒８の内側面に押圧することとなる。

この際、真空室６０内部の空気も真空ポンプ６２により排出されおり、このため真空室６０内部は真空になっている。
この状態で、真空室６０内部を１２０℃に保持して４層からなるエンドレス樹脂を加熱した。この加熱時にウォーターバック５０の膨らんだ胴部５２が、外筒８を内面側から均一に押圧し、ベース層１１と中間層１２からなる第２複合体と、バインダー層１４と表層９からなる第１複合体とがしっかりと接着した４層構造の樹脂ベルトが得られた。

次に、真空室６０内を大気圧に戻し、併せて室温に低下させ、その後ウォーターバック５０内の流体圧を低下させて内側面に４層の樹脂層が付着した外筒８を真空室６０外に取り出した。そしてさらに、外筒８から４層構造の樹脂ベルトを取外し、画像形成装置用転写ベルトを得た。

得られた画像形成装置用転写ベルトは、厚み６０μｍのベース層（ポリイミド）上に、厚み２００μｍの中間層（ウレタン）と、厚み１μｍのバインダー層（ＴＨＶ）と、厚み５μｍの表層（ＰＴＦＥ）を有する画像形成装置用転写ベルトであり、表面抵抗率、離トナー性、非汚染性共に優れた画像形成装置用転写ベルトを得ることができた。
さらに、中間層とバインダー層との接着性も良好であった。

外筒の内面に第１複合体を形成している様子を概念的に示す図である。 ドラム状金型の外面に第２複合体を形成している様子を概念的に示す図である。 第２複合体の内部に中子を嵌め込んだ様子を概念的に示す図である。 外筒の内面の第１複合体内に、第２複合体内に嵌め込まれた状態の中子を挿入している様子を概念的に示す図である。 本発明にかかわる画像形成装置用転写ベルトの一実施の形態の断面図である。 ウォーターバックを使用して第１複合体と第２複合体の接着を行う装置の構成を概念的に示す図である。 上記装置を使用して接着を行っている様子を概念的に示す図である。 画像形成装置用転写ベルトが用いられる画像転写方式の概略説明図である。

符号の説明

１ トナー
２ 現像ローラ
３ 感光ドラム
４ 一次転写ローラ
５ 画像形成装置用転写ベルト
６ 二次転写ローラ
７ 転写材
８ 外筒
９ 表層
１０ ドラム状金型
１１ ベース層
１２ 弾性層
１３ 中子
１４ バインダー層
５０ ウォーターバック
５１ 胴部
５２ 膨張した胴部
５５ エンドプレート
５９ ポンプ
６０ 真空室
６１ 蓋
６２ 真空ポンプ
７０ ヒータ

Claims (14)

1. 外筒内面に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキビニルエーテル（ＰＦＡ）からなる表層を設けた後、前記表層上に、バインダー層を設けて、第１複合体を形成する第１複合体形成工程と、
   ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、およびポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）からなる群から選択された少なくとも１つからなるベース層上に、エラストマーからなる弾性層を設けて、第２複合体を形成する第２複合体形成工程と、
   前記第１複合体のバインダー層と、前記第２複合体の弾性層とを熱融着させる複合体融着工程とを有し、
   前記バインダー層が、融点が、前記弾性層を構成する材料の熱分解点以下であり、熱分解点が、前記表層を構成する材料の融点以上である材料により形成されていること、
   を特徴とする画像形成装置用転写ベルトの製造方法。
2. 前記外筒内面が、鏡面加工されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置用転写ベルトの製造方法。
3. 第２複合体形成工程が、
   円筒状金型上に、前記ベース層を設ける工程と、
   前記ベース層上に、前記弾性層を設ける工程と、
   前記ベース層と前記弾性層よりなる複合体を、前記円筒状金型より分離し、円筒状の第２複合体を形成する工程と、
   を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置用転写ベルトの製造方法。
4. 前記複合体融着工程が、
   円筒状に形成された前記第２複合体の内面に、熱膨張係数が外筒の熱膨張係数より大きい中子を挿入する中子第１挿入工程と、
   前記第２複合体に挿入された前記中子を前記外筒に挿入する中子第２挿入工程と、
   前記外筒と前記中子を加熱し、前記第１複合体のバインダー層と前記第２複合体の弾性層を熱融着させる複合体融着工程と、
   を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像形成装置用転写ベルトの製造方法。
5. 前記中子が、ＭＣナイロンまたはフッ素樹脂により形成されていることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置用転写ベルトの製造方法。
6. 前記複合体融着工程が、
   内部に充填されている流体の圧力を調節して半径を増減させることが可能な、両端が閉じられた中空円筒状のウォーターバックの外周に前記第２複合体をはめ込み、さらにその状態で外筒内面側に固着されている前記第１複合体内に挿入するウォーターバック挿入ステップと、
   前記ウォーターバック挿入ステップの終了後、前記ウォーターバックの周囲を真空にする真空ステップと、
   前記ウォーターバック挿入ステップの終了後、前記ウォーターバック内に充填されている流体の圧力を上げて前記ウォーターバックの直径を大きくし、その外周にある前記第２複合体の外周面を、前記第１複合体の内周面に押圧させる押圧ステップと
   前記真空ステップと前記押圧ステップの終了後、前記真空室の内部を加熱して前記第２複合体の外周面と前記第１複合体の内周面とを接着させる接着ステップと、
   を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像形成装置用転写ベルトの製造方法。
7. 前記ウォーターバックは、外周面にシリコンゴムを使用しているものであることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置用転写ベルトの製造方法。
8. 前記バインダー層を形成する材料が、溶剤に溶ける材料であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の画像形成装置用転写ベルトの製造方法。
9. 前記バインダー層が、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、およびビニリデンフロライドの共重合体（ＴＨＶ）であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の画像形成装置用転写ベルトの製造方法。
10. 前記バインダー層に、表層を形成するフッ素含有ポリマーが含有されていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の画像形成装置用転写ベルト。
11. 前記エラストマーがウレタンであることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の画像形成装置用転写ベルトの製造方法。
12. 請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の製造方法によって製造されることを特徴とする画像形成装置用転写ベルト。
13. 請求項１から請求項３および請求項６から請求項１１のいずれかに記載の画像形成装置用転写ベルトの製造方法に使用する製造装置であって、
    前記第２複合体を外周にはめ込んだ状態で前記外筒内面側に固着されている第１複合体内に挿入され、さらに内部に充填されている流体の圧力を調節して半径を増減させることが可能な中空円筒状のウォーターバックと、
    前記ウォーターバック内に充填されている流体の圧力を調節する圧力調整用ポンプと、
    前記ウォーターバックが前記圧力調整用ポンプに連通されている状態で内部に設置可能な真空室と、
    前記真空室の内部を加熱するヒータと、
    を有していることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトの製造装置。
14. 前記ウォーターバックは、外周面にシリコンゴムを使用していることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置用転写ベルトの製造装置。
    

Images