JP4172664B2

JP4172664B2 - 転写ベルト及びその製造方法

Info

Publication number: JP4172664B2
Application number: JP16025398A
Authority: JP
Inventors: 隆弘中川; 徹三ケ島; 実松村
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 1998-06-09
Filing date: 1998-06-09
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2018-06-09
Also published as: JPH11352787A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機において潜在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。
【０００２】
【従来の技術】
一般に普通紙複写機と称されている電子写真方式の複写機は、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潜在画像を普通紙、フィルムなどに転写し、転写されたトナー画像を持つ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。
【０００３】
上述の、感光体上で静電気により粉末状のトナー粒子を付着して形成された潜在画像を普通紙に転写する際には、帯電して感光体に付着しているトナーと逆の電荷を用紙等に与える必要が有り、かかる電荷付与のための手段としては、チャージャー、転写ローラー等が従来から使用されている。しかし、チャージャーを使用しても別途ローラー等の用紙等をニッピングする手段が必要であると共に用紙類を定着装置まで搬送する搬送ベルトも必要であり、装置の部品点数が多く必要である。そのために部品管理工数や組立工数の増加等の課題を有する。
【０００４】
また、転写ローラーを使用する方法は、感光体とローラー間のニップ幅が狭く、転写画像の鮮明さが劣ること等の問題を有している。
【０００５】
このような問題を解決すると同時に、転写機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。
【０００６】
かかる転写ベルトとして熱可塑性エラストマーを基材である内層として使用した特公平６−６４５６号公報記載の転写ベルトが公知である。
【０００７】
転写ベルトは転写時にトナーを直接担持する場合もあり、また余分なトナーや複写機内部にて飛散するトナーが付着する場合もある。従って転写工程に際しては前の転写の際にベルト表面に付着したトナーのクリーニングは、用紙の裏面への付着による汚れを防止する意味で不可欠である。かかるクリーニングにはポリウレタンエラストマー等の弾性体にて形成されるクリーニングブレードが最も多く使用されるが、クリーニングブレードによるクリーニングが有効に行われるためには、ベルト表面の平滑性が高いこと、トナーの剥離性がよいこと等が要求される。
【０００８】
かかる表面平滑性やトナーの剥離性の確保のために、特公平６−６４５６号公報記載の転写ベルトにも記載されているように、熱可塑性エラストマーにて形成される内層たる弾性ベルト基材の表面に潤滑性の塗膜を設ける技術が知られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特公平６−６４５６号公報記載の転写ベルトにおいては内層を構成する熱可塑性エラストマーは応力を受けた場合の塑性変形の程度が大きく、一定の張力をもって感光体や他の部材に当接することが要求される転写ベルトとしては、クリープ特性ないしは応力緩和特性についてはなお改善が要求される。使用により内部の温度が高くなる機器においては、熱可塑性エラストマーにとってクリープ、応力緩和の点で条件的に特に不利である。
【００１０】
一方、加硫ゴムを内層とすることは、クリープ特性ないしは応力緩和特性の点で熱可塑性エラストマーより優れており、転写ベルトの内層としては好適であるといえる。
【００１１】
しかし、加硫ゴムは加工・成形工程においての加工性を考慮すると可塑剤やプロセスオイルの使用は不可欠であり、これら可塑剤やプロセスオイル等の使用により、このような可塑剤やプロセスオイルを使用しないか、或いは使用しても少量で足りるような熱可塑性エラストマーと比較して、表面の潤滑層の密着性、水に対する濡れ性は低い。そのために長期の使用における動的な繰返し変形に対する耐久性が低いこと、近年環境問題を重視するために使用することが要求される水系の塗料の塗装性がよくないこと等の点において大きな問題を有し、解決が要求される。
【００１２】
さらに近年の画質の高度化に要求されるトナーの微粒子化に伴い、ベルト表面のクリーニング性がより一層重要になりつつあり、表面平滑度の特に高い表面層が要求される。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、表面平滑性が特に良好であって、潤滑性表面層と内層の密着性が良好であり、長期の使用における動的な繰返し変形に対する塗膜の耐久性向上に寄与し、水系の塗料の塗装性にも好適な構成を有する転写ベルトを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は内層、中間層、及び潤滑性表面層を具備する画像形成装置用の転写ベルトに関するものであって、この転写ベルトは，前記内層は導電性フィラーを含み体積固有抵抗が１０^４〜１０^１２Ω・ｃｍのポリクロロプレンゴムを含有する架橋ゴム材料であり、前記中間層は塩素化ポリオレフィンを含有する層であることを特徴とする。
【００１５】
このように導電性ないしは半導電性を有し、ベルトとしての基本的物理特性を備えた内層に架橋ゴム材料を使用することによってクリープ特性ないしは応力緩和特性が大きく改善される。そして中間層として酸素原子、窒素原子、もしくはハロゲン原子の少なくとも１種を含む柔軟な極性重合体を使用することにより、表面層の密着性、平滑性が、内層の電気的特性や物理的特性を損なうことなく実現できる。
【００１６】
内層を構成する材料の体積固有抵抗は１０⁴ 〜１０¹²Ω・ｃｍの範囲にあることが必要である。１０⁴ Ω・ｃｍ未満の場合にはベルトにチャージされた電荷が逃げやすく、転写に必要な電位を確保することが難しい。また１０¹²Ω・ｃｍを超えると帯電により発生した電荷を除去することが難しくなり、トナーが静電気の作用により付着する結果ベルト表面のクリーニングが困難となる。
【００１７】
本発明の中間層を構成する前記極性重合体はプロセスオイルや可塑剤を含む架橋ゴム材料に対する密着力がよく、かつ塗料のベース重合体として一般的に使用されるアクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等との密着性にも優れ、中間層として好適である。
【００１８】
上述の中間層を構成する柔軟な極性重合体はハロゲン化ポリオレフィンを含むものであることが、重合体それ自体が柔軟性を有し、内層と表面層の密着力、表面層の平滑性に与える効果が優れている点で、極めて好適である。ハロゲン化ポリオレフィンを単独で使用してもよく、他の重合体を併用してもよい。また必要に応じて接着性改良のために反応性の架橋剤を併用することも好適な実施態様である。
【００１９】
ハロゲン化ポリオレフィンの好適な分子量は１万〜３０万である。分子量が１万未満の場合には凝集力が弱いために表面層の密着が不十分となり、１０万を超えると溶液粘度が高くなり、取り扱いが難しくなる。
【００２０】
本発明の中間層は厚さが１〜２０μｍであることが好適である。中間層の厚さが２μｍ未満の場合には内層表面の凹凸をカバーすることが困難になり、表面層の平滑性が十分得られなくなる。また、２０μｍを超えると表面層において内層が有し、転写ベルトとして要求される電気特性が十分発揮されなくなる。特に３〜１０μｍの範囲において密着性、表面性が良好であって、しかも塗装が容易であり、しかもベルトの柔軟性に与える影響も少なく好適である。
【００２１】
また中間層に好適な柔軟な極性重合体の特性と上記厚さによって、内層が主として発揮するベルト全体としての電気特性が損なわれることもない。
【００２２】
本発明の転写ベルトの内層に使用される前記架橋ゴム材料はポリクロロプレンゴムを含有するものであることが、導電性の調整が比較的容易に行える点や複写機やプリンター等に要求される難燃性をクリアできる点で好適である。
【００２３】
また、前記潤滑性表面層はポリ四フッ化エチレン微粉末を含有する水系塗料を塗布して形成された塗膜層であることが好適である。
【００２４】
ポリ四フッ化エチレン微粉末の存在により、表面層の潤滑性が高くなると共にトナーの剥離性が向上し、クリーニングブレード等を使用したクリーニングが容易に行えるという効果が得られる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の転写ベルトにおいて、内層を構成する架橋ゴム材料としては、使用する材料としては以下のものが例示される。
【００２６】
・ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリクロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（アクリロニトリル−ブタジエンゴム；ＮＢＲ）、エチレン−プロピレンゴム等のジエン系合成ゴム、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ，ＡＮＭ）、ウレタンゴム（Ｕ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、エピクロルヒドリンゴム等の非ジエン系合成ゴム並びに天然ゴムは単独でもしくは２種以上を混合して使用することができる。
【００２７】
上記のなかでも、特にポリクロロプレンゴムを使用することが上述の理由により好適である。
【００２８】
これらのゴム材料は導電性充填材の他に可塑剤やプロセスオイル、補強充填材、老化防止剤等のゴム加工において周知の添加剤を添加してバンバリーミキサー等の公知の混練装置により混練し、さらに所定の加硫剤、加硫促進剤等を添加して無端ベルト状に成形され、内層が構成される。内層の厚みは対象となる複写機やプリンターに応じて決定されるが、一般的には０．３〜２ｍｍ程度である。
【００２９】
成形は射出成形法、プレス成形法、トランスファー成形法、押出成形法等の周知の成形法により行う。厚みを調整するために研磨ないしは切削加工を行って所定の厚みに仕上げることは好適な実施態様である。
【００３０】
内層に導電性を付与するための導電性充填材は、ゴム・エラストマー材料に導電性を付与するために一般的に使用される導電材料は限定なく使用可能であり、具体的には銅粉末、アルミニウム粉末、ニッケル粉末等の金属材料、カーボンブラック、炭素繊維の微粉末、導電処理された酸化チタン、インジウム・スズ酸化物等が例示され、単独でもしくは２種以上が混合して使用される。
【００３１】
中間層を構成する酸素原子、窒素原子、もしくはハロゲン原子の少なくとも１種を含む柔軟な極性重合体としては、可塑剤を添加することなく柔軟である重合体が好適であり、表面層に水系塗料を塗布する際にハジキ等の現象を抑制することができる。
【００３２】
このような極性重合体としては、酢酸ビニル、アクリル酸やそのエステル類、メタクリル酸やそのエステル類、マレイン酸エステル類、ポリエステル樹脂、ポリウレタンエラストマー、ハロゲン化ポリオレフィン等の単独重合体又は共重合体が例示され、上述のように特にハロゲン化ポリエチレン、ブロモ化ポリエチレン等のハロゲン化ポリオレフィンの使用が好適である。これらの重合体は単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３３】
ポリ塩化ビニルはそれ自体は剛直な樹脂であり、本発明の中間層としては好ましくないが、酢酸ビニル等との共重合体は柔軟であり、使用可能である。また剛直なポリ塩化ビニルと他の柔軟な樹脂との相溶混合物も使用可能である。
【００３４】
これらの極性重合体は有機溶剤の溶液として内層の表面に塗布することが好適であり、コーターを利用したコーティング、スプレー塗装等の公知の塗装方法が使用可能である。
【００３５】
表面層を構成する材料としては、トナーが付着しにくいこと、ベルトの変形に追随する可とう性を有すること、転写特性に好適な電気的特性を有すること、耐摩耗性がよいこと等が必要な特性として要求され、これらの特性を有するものは特に限定なく使用可能である。
【００３６】
このような表面層材料としては、潤滑性の材料、例えば窒化ホウ素等のセラミックス類、ポリ四フッ化エチレン等の高分子化合物、グラファイト等をポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル樹脂等に分散した材料が使用可能であり、有機溶剤の溶液型塗料ないしは水系のエマルジョン型塗料として塗布することにより潤滑性を有する表面層を形成することが好ましい。
【００３７】
本発明の転写ベルトにおいては、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り、作業環境や火災の危険を考慮すると水系の塗料を使用して塗布・乾燥して形成された塗膜が最も好適である。表面層の厚さは特に限定されるものではないが、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３〜１００μｍの範囲であることが好ましく、特に５〜２０μｍ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。
【００３８】
このような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。このような塗料としては、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自由である。
【００３９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
（１）内層の作成
表１に記載した配合によりゴムを混練し、射出成形により周長３２０ｍｍ、幅３６０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの無端ベルトを成形し、表面を研磨して厚さが０．５ｍｍの内層を作成した。内層のゴム材料の体積固有抵抗は平均値にて５．０×１０⁹ Ω・ｃｍであった。
【００４０】
【表１】

（２）中間層
市販の塩素化ポリエチレンダイソラックＨ１３５（ダイソー（株）社製）３０％トルエン溶液を、上記（１）で作成した内層にスプレー法にて塗布し、厚さ約５μｍの中間層を形成した。
【００４１】
（３）表面層
表面層の形成材料としては、水系の塗料であるエムラロン３４５（日本アチソン社製）を使用し、スプレー塗装法により膜厚約１０μｍの表面層を作成した。塗料の希釈、乾燥等の条件はメーカーの標準仕様により行った。
【００４２】
塗装により表面層の完成した転写ベルトは両端をカットして幅３４０ｍｍの転写ベルトを得た。
【００４３】
比較例として中間層を設けないベルトも同様に作成した。
【００４４】
（４）評価
得られた転写ベルトを複写機ＦＴ−４５００（リコー社製）に装着し、１０万枚の連続複写テストを行った後に表面を実態顕微鏡にて観察した。
【００４５】
評価の結果、中間層を設けた転写ベルトは表面に残存するトナーが極めて少なく、かつ表面の微細なクラックも認められなかった。これに対し、中間層を設けなかったベルトは比較的多くトナーが残存し、これらの結果より特定の中間層を設けた本発明の転写ベルトが表面平滑性、耐久性が優れており、好ましいものであることが分かった。

Claims

内層、中間層、及び潤滑性表面層を具備する画像形成装置用の転写ベルトであって、前記内層は導電性フィラーを含み体積固有抵抗が１０^４〜１０^１２Ω・ｃｍのポリクロロプレンゴムを含有する架橋ゴム材料であり、前記中間層は塩素化ポリオレフィンを含有する層である転写ベルト。
前記中間層は厚さが１〜２０μｍである請求項１に記載の転写ベルト。
前記潤滑性表面層はポリ四フッ化エチレン微粉末を含有する水系塗料を塗布して形成された塗膜層である請求項１又は２に記載の転写ベルト。
内層、中間層、及び潤滑性表面層を具備する画像形成装置用の転写ベルトの製造方法であって、
前記内層は導電性フィラーを含み体積固有抵抗が１０ ^４〜１０ ^１２ Ω・ｃｍのポリクロロプレンゴムを含有する架橋ゴム材料であり、
前記内層に塩素化ポリオレフィンの有機溶剤溶液を塗布して前記中間層を形成する工程，及び前記中間層の上にポリ四フッ化エチレン微粉末を含有する水系塗料を塗布して前記潤滑性表面層を形成する工程を有する転写ベルトの製造方法。