JP4489911B2

JP4489911B2 - Thin film belt

Info

Publication number: JP4489911B2
Application number: JP2000207142A
Authority: JP
Inventors: 雅和田中; 淳越智; 俊朗松尾
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2020-07-07
Also published as: JP2002023519A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜ベルトに関し、特に、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる中間転写ベルトとして用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
中間転写ベルトが用いられた画像形成装置で画像が形成される場合、まず感光ドラム上に静電潜像が形成される。次いで、感光ドラム上にトナーが供給され、トナー像が形成される。このトナー像は感光ドラムから中間転写ベルトの外周面に一旦転写され、さらにこの中間転写ベルトから紙等の被印刷体に転写されて定着される。従来の中間転写ベルトはゴム又は合成樹脂を主体とし、トナー像の転写機構上、その体積固有抵抗値が１０^６Ω・ｃｍから１０^１２Ω・ｃｍ程度の導電性を付与されている。
【０００３】
高画質達成に有利な液状トナーには大量の有機溶剤が用いられているため人体への悪影響が問題となるが、特開平１１―１６７２９５号公報には、有機溶剤の使用量が少なく人体への悪影響が抑制されるという優れた液状トナーが用いられる転写ドラム式の画像形成装置が開示されている。
【０００４】
しかしながら、液状トナーが用いられる場合、中間転写ベルト上で加熱されることとなるため、中間転写ベルトは耐熱性を備えていることが必要となるが、上記従来例では加熱される事を前提とした設計がなされておらず、耐熱性の点で問題がある。
【０００５】
上記問題に対して、本出願人は先に特願平１１−２３７８６３号において、融点が２８０℃以上であるポリイミドを主成分とする樹脂製基体の表面に銅からなる薄膜金属層を積層し、該金属層の表面に被覆層を備えた中間転写ベルトを提案している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した液状トナーを用いる場合に使用する中間転写ベルトでは、ベルトの基材となる樹脂が耐熱性を有することは勿論必要であるが、さらに、加熱冷却が繰り返されることを考慮すると、このベルトが薄いほど熱容量が少なく、加熱に要するエネルギーが少なくてすみ、かつ、トナーの溶融転写後には速やかに常温にもどり、次のトナー像の転写に備えることができるので、画像形成の高速化及び省力化が可能となる。
【０００７】
しかしながら、厚さが５０μｍ以下のポリイミド層に、直接、厚さ０．５μｍ〜１０μｍの銅を積層した場合、銅からなる金属層の表面に被覆層を積層しても、時間の経過に従って、金属層の方に引張力が生じ、金属層側にカールするような反りが発生してしまうことが認められた。
また、ポリイミド層に、０．１ｎｍ〜数ｎｍの極薄膜のターゲットアンカー層を介して金属層を積層した場合、金属層とポリイミド層との密着性を向上させる作用を有するものの、反りの発生を抑止するには薄すぎることも判明した。また、表面の被覆層をも、反りの抑止には機能しないことが判明した。
【０００８】
上記反りの発生の状況は、金属層の成膜直後に反りが発生する場合もあるが、直後に発生しない場合でも、成膜後、室温放置で数日後から顕著になり、１ヶ月後には、ベルトとして使用に耐えなくなる程度に反りが発生している場合もある。この反り発生のメカニズムとしては、ポリイミドと銅の熱膨張係数の違いや、ポリイミド中への銅の拡散によるのではないかと推測できるが、特定はできていない。
【０００９】
本発明は上記した問題に鑑みてなされたものであり、反り発生の防止能力に優れる薄膜ベルトを提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明は、ポリイミドを主成分とし、厚さ１０μｍ以上５０μｍ以下とした基体と、
上記基体の表面に、スパッタリングあるいはイオンプレーティングにより成膜積層され、チタン又はパラジウムを主成分とし、厚さ１５ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とした中間層と、
上記中間層の表面に、スパッタリング、イオンプレーティング、蒸着またはメッキによって成膜積層され、厚さ０．５μｍ以上２０μｍ以下とした金属層と、
上記金属層の表面に積層され、耐熱性フッ素樹脂を主成分とする被覆層と
を備えている薄膜ベルトを提供している。
【００１１】
上記のように、本発明の薄膜ベルトでは耐熱性を有するポリイミドからなる基体と金属層との間に、チタンまたはパラジウムを主成分とする厚さ１５ｎｍ以上１０００ｎｍの中間層を反り防止層として設けていることを特徴としている。
この反り防止用の中間層の厚さを１５ｎｍ以上１０００ｎｍ以下に設定しているのは、１５ｎｍ未満であると、実験結果より反り防止効果が得らないことが認められたことによる。また、１０００ｎｍを越えると、この中間層の成膜時間が長くなるためコスト的に不利であり、１０００ｎｍ以下としても反り防止機能を有していることに因る。
【００１２】
この反り防止用の中間層は、純チタンまたは純パラジウムの他、純チタンまたは純パラジウムを主成分とする合金、チタンまたはパラジウムを主成分とする化合物でも良く、チタンあるいはパラジウムを用いる理由は、ポリイミドの表面にスパッタリングやイオンプレーティングで成膜できることに因る。また、チタン成膜前に、ポリイミド表面をプラズマ処理のような表面処理を行ってもよい。
なお、上記中間層としては、チタンあるいはパラジウムが好適に用いられるが、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、コバルト（Ｃｏ）等を用いてもよい。
上記のように反り防止用の中間層は、ポリイミドからなる基体へスパッタリング又はイオンプレーティングによって成膜積層しているが、これらの方法により積層すると、中間層の基体への密着性を非常に優れたものとすることができる。
【００１３】
上記被覆層の厚さは０．５μｍ以上５０μｍ以下とし、全体の厚さを１５μｍ以上１００μｍ以下としている。
【００１４】
上記薄膜ベルトは、複写機、プリンタあるいはファクシミリを含む画像形成装置内において、液状トナーを一旦担持させ、これを転写及び／あるいは定着させる中間転写ベルトとして好適に用いられるものである。
【００１５】
上記薄膜ベルトの基体は融点が２８０℃以上であるポリイミドを主成分としているので、耐熱性があり、液状トナーが使用される画像形成装置において、中間転写ベルトとして用いられた場合、液状トナー加熱時の熱にも耐えることができる。また、この薄膜ベルトは銅からなる金属層を備えているので、所要の導電性があり、この薄膜ベルトが中間転写ベルトとして使用した場合、静電吸着性に優れ、感光ドラムから液状トナーを吸着しやすい。さらに、被覆層を備えているので、トナー粒子の被印刷体への転写が円滑に行われる。
【００１６】
上記ポリイミドには必要に応じ、種々の添加剤（カーボンブラックや金属粉末などの導電性付与剤、ガラス繊維や合成樹脂繊維などの補強剤など）が配合されても良い。
【００１７】
上記のように、基体の厚みは１０μｍ以上５０μｍ以下としている。この理由は、１０μｍ未満であると薄膜ベルトの耐久性が損なわれる恐れがあるためであり、５０μｍを越えると基体の成形に時間とコストがよりかかるためである。
さらに、薄膜ベルトが中間転写ベルトである場合、上記範囲より薄い場合には中間転写ベルトの強度が不足し、また、被覆層の成形が困難となるためであり、逆に、厚みが上記範囲を超えると、剛性が高すぎて基体に亀裂が発生しやすく、さらに、ベルトの加熱容量が多くなり、加熱する際に大きな熱量を必要とし、本発明のベルトを付設する装置の省力化が図れない。さらに、液状トナーが用いられて加熱冷却のされる時、熱しにくく、冷めにくいものとなる。
【００１８】
本発明の基体のベルトは、遠心成形法などにより成形される無端ベルトであっても良いし、フィルム成形されたものを公知の方法により貼りつけ、無端ベルト化してもよい。但し、加熱耐久性の点から貼り付けで無端ベルトとするよりは、遠心成形法で無端ベルトとして成形した方が好ましい。
【００１９】
この反り防止用の中間層の表面にスパッタリング、イオンプレーティング、蒸着、電着メッキにより成膜積層される金属層は、銅で形成していることが好ましい。銅は磁性を持たないので、中間転写ベルトの静電吸着性を高めることができる。ここで、銅とは、純銅の他、純銅を主成分とする銅合金も含まれる。なお、銅と同様に磁性を持たないアルミニウムによって、金属層を構成してもよい。
【００２０】
金属層の厚みは０．５μｍ以上２０μｍ以下としているが、その理由は、厚みが上記範囲未満であると、液状トナーが中間転写ベルトに均一に保持されなくなってしまうことがある。逆に、厚みが上記範囲を超えると、金属層の剛性が高すぎて亀裂が発生したり、金属層が基体から剥離を起こす恐れがあることに因る。なお、金属層の厚さは、１μｍ以上１０μｍ以下が特に好ましい。
【００２１】
上記銅からなる金属層は、空気にさらされると、すぐに酸化してしまうことがあるので、スパッタリングやイオンプレーティング法により成膜する場合、連続工程で、酸化防止層を銅上に成膜してもよい。例えば、イオンプレーティング法により銅成膜する際には、銅層を空気中にさらすことなく、連続的にＳｉＯ_２などを銅上に成膜することもできる。
【００２２】
被覆層は上記のように耐熱性フッ素樹脂から構成している。好適な耐熱性フッ素樹脂としては、フッ化ビニリデン系樹脂、テトラフルオロエチレン系樹脂、トリフルオロエチレン系樹脂等が挙げられ、これらは単独で用いられてもよく、また、２種以上が併用されてもよい。
これらの樹脂はトナー粒子の離脱性に優れるので、被印刷体へのトナー粒子の転写が円滑となる。さらに、これらの樹脂には誘電層としての機能を併せ持たせることも可能である。
【００２３】
上記耐熱性フッ素樹脂の融点は、液状トナーの加熱温度（通常１５０℃から２００℃）よりも高く、よって、加熱時に被覆層が溶融、変形することはない。また、これらの耐熱性フッ素樹脂の融点は、基体を構成するポリイミドを主成分とする樹脂の融点よりも低く、これによって被覆層焼成時の基体の溶融、変形等が防止される。通常、被覆層の焼成は、２６０℃程度でなされる。
なお、フッ化ビニリデン系樹脂は、主モノマーとしてのフッ化ビニリデンと他のモノマーとの共重合体である。好適なフッ化ビニリデン系樹脂としては、２６０℃で有効に被覆層が焼成・製膜されるという理由より、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体が挙げられる。
【００２４】
被覆層の厚みは０．５μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。その理由は、０．５μｍ未満であると、使用中に被覆層が摩滅してトナー粒子の離脱性が劣ってしまうことがあり、５０μｍを越えると、被覆層の形成に時間と手間とがかかり、中間転写ベルトの材料コストが高くなることによる。該皮膜層の厚さは３μｍ以上３０μｍ以下が特に好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の薄膜ベルトからなる中間転写ベルト１を示し、該中間転写ベルト１の全体形状は、無端状の円環形状である。この中間転写ベルト１は可撓性に富んでいて自重等で自在に変形し得るので、種々の形状となり得る。図１では、２つの軸間に張設された場合が想定された全体形状（すなわち、進行方向における断面が略長円形状）で示している。
【００２６】
この中間転写ベルトは、図２に示すように、基体３、反り防止用の中間層４、金属層５及び被覆層６の積層体からなる。この中間転写ベルト１の外周面８は、液状トナーが付着する面である。また、内周面１１は、回転中に駆動軸、従動軸等と直接接触する面である。
【００２７】
基体３は、融点が２８０℃以上のポリイミドを主成分とする樹脂から構成している。通常、トナー粒子に用いられるバインダー樹脂の融点は１５０℃から２００℃程度であり、中間転写ベルト１上の液状トナーはこのバインダー樹脂の融点よりも若干高めの温度まで加熱される。この際、基体３の融点が２８０℃以上であるので、基体３が溶融したり変形することはない。また、後述するように、中間層４および金属層５が成膜形成される場合及び被覆層７が焼成される場合（焼成温度は通常２６０℃程度）でも、基体３が溶融、変形することはない。
【００２８】
基体３の厚みは１０μｍ以上５０μｍ以下とされ、基体３の体積固有抵抗の常用対数値は、６以上１０以下（すなわち半導電領域）である。基体３にカーボンブラック、金属粉末等の導電性フィラーを配合することにより、常用対数値を上記範囲内としている。
【００２９】
上記基体３の表面に直接チタンまたはパラジウムからなる中間層４をスパッタリングあるいはイオンプレーティングで成膜している。この中間層４の形成前に、基体３の表面処理、例えばプラズマ処理を行ってもよい。
【００３０】
金属層５を中間層４の表面にスパッタリング、イオンプレーティング、真空蒸着、電着メッキの方法により直接成膜形成し、中間層４と強固に密着している。
金属製の膜を接着剤で中間層４に接合した場合は、液状トナー加熱時に接着剤が溶融するおそれがあるが、上記方法により金属層５を直接形成すると、このような事態が避けられる。
【００３１】
被覆層６は、耐熱性フッ素樹脂から構成されている。この被覆層６の体積固有抵抗の常用対数値を１１以上１４以下としている。これによって、被覆層６が誘電層として機能し、液状トナーの吸着がなされる。また、被覆層６によってトナー粒子の離脱性が高まり、被印刷体へのトナー粒子の転写が円滑となる。
【００３２】
被覆層６が形成された後の中間転写ベルト１の表面粗さＲｚは、４μｍ以下が好ましい。粗さが４μｍを超えると、中間転写ベルト１から被印刷体へのトナー粒子の転写性が悪くなってしまうことがある。
【００３３】
図３は、図１の中間転写ベルト１が装着された画像形成装置が示された模式的正面図である。この画像形成装置は、駆動軸１３、第一従動軸１５、第二従動軸１７、感光ドラム１９、転写ロール２１、シリコーン系スポンジロール２３及びヒーター２５を備えている。そして、駆動軸１３、第一従動軸１５及び第二従動軸１７に、中間転写ベルト１が張設されている。中間転写ベルト１は、図中矢印Ａで示される方向に回転している。
【００３４】
この画像形成装置によって画像が形成される場合、まず現像ロール（図示されず）よって感光ドラム１９の上に液状トナーが供給され、トナー像が形成される。次に、感光ドラム１９と転写ロール２１との間を通過する中間転写ベルト１に、トナー像が転写される。次に、液状トナーがヒーター２５によって加熱される。この加熱によって液状トナーの揮発成分がある程度揮発し、また、トナー粒子のバインダー樹脂が溶融する。次に、中間転写ベルト１とスポンジロール２３との間に供給された被印刷体２７に、トナー像が転写される。このトナー像が定着されて、画像が形成される。この図では１つの感光ドラム１９が示されているが、カラー印刷の場合は、ブラック、マゼンダ、シアン及びイエローの４色のトナーのそれぞれに、感光ドラム１９が用意される。中間転写ベルト１は耐熱性であるので、ヒーター２５によって加熱されても溶融したり変形したりしない。
【００３５】
ヒーター２５を設けず、駆動軸１３が高温とされることによって液状トナーを加熱してもよいい。この場合は、中間転写ベルト１の裏側に位置する駆動軸１３から表側に位置する液状トナーに熱が伝導する必要があるので、熱効率の観点から、中間転写ベルト１の厚みを比較的薄くする必要がある。具体的には、基体３の厚みを５０μｍ以下とすることが好ましい。本発明では基体３にポリイミドを主成分とする樹脂を用いているので、遠心成形法又は塗工成形法が適用可能で、基体３の薄肉化が達成され得る。
【００３６】
本発明にかかわる薄膜ベルトからなる実施例１乃至実施例４と、比較例１乃至比較例４を作製し、反り発生の有無、ベルトの加熱容量を測定した。その結果を下記の表１に示す。
【００３７】
【表１】

【００３８】
［実施例１］
ポリイミド（宇部興産社の商品名「Ｕワニス−Ｓ」）からなる厚みが２５μｍの基体を成形した。この基体の外側表面にチタンのスパッタリングを施し、厚みが２０ｎｍの反り防止用の中間層を形成した。引き続いて、この中間層の表面に、スパッタリング法によって銅からなり、厚みが２μｍである金属層を積層成膜した。この銅からなる金属層の表面に、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体を主成分とする樹脂組成物（ダイキン工業社の商品名「ダイエルラテックスＧＬＳ−２１３」）を塗布して温度１００℃で１０分間乾燥し、さらに温度２６０℃で３０分間硬化させ、厚みが約１０μｍの被覆層を形成し、中間転写ベルト用の薄膜ベルトを得た。
【００３９】
［実施例２、３］
反り防止層の厚みを各々４００ｎｍ、８５０ｎｍとした他は実施例１と同様とした。
【００４０】
［実施例４］
基体の厚みを４０μｍとし、反り防止用の中間層の厚みを４００ｎｍとした他は実施例１と同様にした。
【００４１】
[比較例１]
基体の厚みを６０μｍ、反り防止用の中間層の厚みを４００ｎｍとした。他は実施例１と同様とした。
【００４２】
[比較例２]
反り防止用の中間層の厚みを１０ｎｍとした他は実施例１と同様にした。
【００４３】
[比較例３]
反り防止用の中間層を設けず、基体の厚みを６０μｍとし、基体の表面に銅を直接スパッタリングにより成膜した。他は実施例１と同様とした。
【００４４】
[比較例４]
反り防止用の中間層を設けず、基体の厚みを１００μｍとし、基体の表面に銅を直接スパッタリングにより成膜した。他は実施例１と同様とした。
【００４５】
［反りの発生とベルトの変形の評価］
各実施例１〜４及び各比較例１〜４のベルトを２３℃、５５％ＲＨの環境中に１ヶ月間放置した後、反りによる各ベルト変形の有無を目視により確認した。この変形が見られないものを「○」とし、変形が見られるものを「△」、大きな変形が見られるものを「×」とした。この結果が、上記表１に示す。
【００４６】
［ベルトの加熱熱量］
テスト用の複写機を作製し、該複写機内に上記実施例および比較例の薄膜ベルトからなる中間転写ベルトを組み込んだ。液状トナーを溶融、定着させるのに中間転写ベルトが必要とする熱量を測定し、相対的に、多、中、少で評価した。
【００４７】
上記表１に示すように、反り防止用の中間層を設けていない比較例３の中間転写ベルト及び、中間層の厚さが１０ｎｍである比較例２の中間転写ベルトにおいては、反りの発生を防止できなかった。
【００４８】
比較例１では、基体の厚みを大となることで、反り・変形は少なくなるが、ベルト加熱熱量が多くなり、装置の省力化、高速化の点で不利になる。比較例４では、基体の厚みを１００μｍとしているため、比較例１の傾向がより顕著に現れていた。
【００４９】
一方、実施例１乃至４では反り防止効果が得られた。従って、耐熱性に優れる中間転写ベルトを反り、変形を生じることなく長期間使用することができることが判明した。また、実施例１乃至４では、トナーを溶融、定着させるのに必要な熱量が比較例１、３、４と比べてより少なくてすむことが確認できた。即ち、実施例１乃至４の中間転写ベルトは、耐熱性に優れ、反り、変形を生じることなく長期間使用することが可能であり、さらに、マシンの省力化及び高速化に対応できるので、非常に実用価値の高い中間転写ベルトとなることが確認できた。
【００５０】
なお、本発明の薄膜ベルトを中間転写ベルトとして用い、液状トナーが用いられる画像形成装置に装着する場合される場合について説明したが、本発明の中間転写ベルトは、粉体トナーが用いられる画像形成装置にも装着され得る。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明の薄膜ベルトは耐熱性に優れる上に、反りや変形が良好に防止されるので、長期間の使用が可能とされ経済上有利である。特に、液状トナーが用いられる画像形成装置において中間転写ベルトとして用いた場合、非常に薄くしているために熱容量を小さくでき、かつ、非常に薄くしても金属層を設けているために所要の強度があり、かつ、反り防止用の中間層を設けているため、金属層による反り発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる薄膜ベルトからなる中間転写ベルトを示した斜視図である。
【図２】図１中のII−II線に沿った断面図である。
【図３】図１の中間転写ベルトを装着した画像形成装置の模式的正面図である。
【符号の説明】
１中間転写ベルト
３基体
４反り防止層
５金属層
６被覆層
８外周面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin film belt, and in particular, is used as an intermediate transfer belt used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile.
[0002]
[Prior art]
When an image is formed by an image forming apparatus using an intermediate transfer belt, an electrostatic latent image is first formed on a photosensitive drum. Next, toner is supplied onto the photosensitive drum to form a toner image. The toner image is temporarily transferred from the photosensitive drum to the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt, and further transferred from the intermediate transfer belt to a printing medium such as paper and fixed. Conventional intermediate transfer belts are mainly made of rubber or synthetic resin, and have a volume specific resistance of about 10 ⁶ Ω · cm to about 10 ¹² Ω · cm due to the toner image transfer mechanism.
[0003]
Since a large amount of an organic solvent is used in a liquid toner that is advantageous for achieving high image quality, adverse effects on the human body become a problem. However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-167295 discloses that the amount of organic solvent used is small and the human body A transfer drum type image forming apparatus using an excellent liquid toner in which adverse effects are suppressed is disclosed.
[0004]
However, when liquid toner is used, it is heated on the intermediate transfer belt. Therefore, the intermediate transfer belt is required to have heat resistance. However, there is a problem in terms of heat resistance.
[0005]
For the above problem, the present applicant previously laminated a thin film metal layer made of copper on the surface of a resin base mainly composed of polyimide having a melting point of 280 ° C. or higher in Japanese Patent Application No. 11-237863, An intermediate transfer belt having a coating layer on the surface of the metal layer has been proposed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the intermediate transfer belt used in the case of using the above-described liquid toner, it is of course necessary that the resin serving as the base material of the belt has heat resistance. However, in consideration of repeated heating and cooling, this belt is Thinner requires less heat capacity, requires less energy for heating, and can quickly return to room temperature after toner melt transfer, and can prepare for the transfer of the next toner image, speeding up image formation and saving labor Is possible.
[0007]
However, when copper with a thickness of 0.5 μm to 10 μm is directly laminated on a polyimide layer with a thickness of 50 μm or less, even if a coating layer is laminated on the surface of a metal layer made of copper, It was recognized that a tensile force was generated in the layer, and a warp that curled toward the metal layer side occurred.
In addition, when a metal layer is laminated on the polyimide layer through a target anchor layer of 0.1 nm to several nm, it has the effect of improving the adhesion between the metal layer and the polyimide layer, but warpage is generated. It turned out to be too thin to deter. It has also been found that the surface coating layer does not function to suppress warpage.
[0008]
The occurrence of warpage may occur immediately after the metal layer is formed, but even if it does not occur immediately after the film formation, it becomes noticeable after several days at room temperature after film formation. In some cases, the warp has occurred to the extent that it cannot be used as a belt. Although it can be assumed that this warpage is due to the difference in thermal expansion coefficient between polyimide and copper or the diffusion of copper into the polyimide, it has not been specified yet.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a thin film belt excellent in the ability to prevent warping.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention comprises a substrate mainly composed of polyimide and having a thickness of 10 μm or more and 50 μm or less,
An intermediate layer that is formed and laminated on the surface of the substrate by sputtering or ion plating, mainly composed of titanium or palladium, and having a thickness of 15 nm to 1000 nm;
A metal layer formed and laminated on the surface of the intermediate layer by sputtering, ion plating, vapor deposition or plating, and having a thickness of 0.5 μm or more and 20 μm or less;
A thin film belt is provided that is laminated on the surface of the metal layer and includes a coating layer mainly composed of a heat-resistant fluororesin.
[0011]
As described above, in the thin film belt of the present invention, an intermediate layer having a thickness of 15 nm or more and 1000 nm mainly composed of titanium or palladium is provided as a warpage preventing layer between a heat-resistant polyimide substrate and a metal layer. It is characterized by being.
The reason why the thickness of the intermediate layer for preventing warpage is set to 15 nm or more and 1000 nm or less is that, when the thickness is less than 15 nm, it is recognized from the experimental results that the effect of preventing warpage cannot be obtained. On the other hand, if the thickness exceeds 1000 nm, the film formation time for the intermediate layer becomes long, which is disadvantageous in terms of cost, and even if it is 1000 nm or less, it has a warpage prevention function.
[0012]
The intermediate layer for preventing warpage may be pure titanium or pure palladium, an alloy based on pure titanium or pure palladium, or a compound based on titanium or palladium. The reason for using titanium or palladium is polyimide This is because the film can be formed on the surface of the film by sputtering or ion plating. Further, before the titanium film formation, the polyimide surface may be subjected to a surface treatment such as a plasma treatment.
As the intermediate layer, titanium or palladium is preferably used, but tantalum (Ta), vanadium (V), cobalt (Co), or the like may be used.
As described above, the intermediate layer for preventing warpage is formed and laminated on a substrate made of polyimide by sputtering or ion plating. However, when these methods are used, the intermediate layer has excellent adhesion to the substrate. Can be.
[0013]
The thickness of the coating layer is 0.5 μm or more and 50 μm or less, and the total thickness is 15 μm or more and 100 μm or less.
[0014]
The thin film belt is suitably used as an intermediate transfer belt for temporarily carrying liquid toner and transferring and / or fixing it in an image forming apparatus including a copying machine, a printer, or a facsimile machine.
[0015]
Since the base of the thin film belt is mainly composed of polyimide having a melting point of 280 ° C. or higher, it has heat resistance and is used as an intermediate transfer belt in an image forming apparatus in which liquid toner is used. Can withstand the heat. In addition, since this thin film belt has a metal layer made of copper, it has the required electrical conductivity, and when this thin film belt is used as an intermediate transfer belt, it has excellent electrostatic adsorption and adsorbs liquid toner from the photosensitive drum. It's easy to do. Furthermore, since the coating layer is provided, the toner particles are smoothly transferred to the printing medium.
[0016]
Various additives (conductivity imparting agents such as carbon black and metal powder, reinforcing agents such as glass fibers and synthetic resin fibers) may be blended with the polyimide as necessary.
[0017]
As described above, the substrate has a thickness of 10 μm or more and 50 μm or less. This is because if it is less than 10 μm, the durability of the thin film belt may be impaired, and if it exceeds 50 μm, it takes more time and cost to mold the substrate.
Furthermore, when the thin film belt is an intermediate transfer belt, if it is thinner than the above range, the strength of the intermediate transfer belt is insufficient, and it becomes difficult to form the coating layer. If it exceeds, the rigidity is too high and cracks are likely to occur in the substrate. Further, the heating capacity of the belt is increased, a large amount of heat is required for heating, and the labor saving of the apparatus for attaching the belt of the present invention cannot be achieved. . Furthermore, when liquid toner is used and heated and cooled, it is difficult to heat and cool.
[0018]
The base belt of the present invention may be an endless belt formed by a centrifugal molding method or the like, or a film-formed one may be attached by a known method to form an endless belt. However, from the viewpoint of heat durability, it is preferable to form an endless belt by a centrifugal molding method rather than an endless belt by pasting.
[0019]
The metal layer formed and laminated on the surface of the intermediate layer for preventing warpage by sputtering, ion plating, vapor deposition, or electrodeposition plating is preferably formed of copper. Since copper does not have magnetism, the electrostatic attraction of the intermediate transfer belt can be enhanced. Here, copper includes not only pure copper but also a copper alloy containing pure copper as a main component. Note that the metal layer may be made of aluminum that does not have magnetism like copper.
[0020]
The thickness of the metal layer is not less than 0.5 μm and not more than 20 μm. If the thickness is less than the above range, the liquid toner may not be uniformly held on the intermediate transfer belt. On the contrary, if the thickness exceeds the above range, the rigidity of the metal layer is so high that cracks may occur or the metal layer may peel off from the substrate. The thickness of the metal layer is particularly preferably 1 μm or more and 10 μm or less.
[0021]
The metal layer made of copper may be oxidized immediately when exposed to air. Therefore, when forming a film by sputtering or ion plating, an antioxidant layer is formed on the copper in a continuous process. May be. For example, when forming a copper film by an ion plating method, SiO ₂ or the like can be continuously formed on copper without exposing the copper layer to the air.
[0022]
The coating layer is made of a heat-resistant fluororesin as described above. Suitable heat-resistant fluororesins include vinylidene fluoride resins, tetrafluoroethylene resins, trifluoroethylene resins, etc., which may be used alone or in combination of two or more. Also good.
Since these resins are excellent in toner particle detachability, the transfer of the toner particles to the printing medium becomes smooth. Further, these resins can also have a function as a dielectric layer.
[0023]
The melting point of the heat-resistant fluororesin is higher than the heating temperature (usually 150 ° C. to 200 ° C.) of the liquid toner, so that the coating layer does not melt or deform during heating. In addition, the melting point of these heat-resistant fluororesins is lower than the melting point of a resin mainly composed of polyimide constituting the substrate, thereby preventing the substrate from being melted or deformed when the coating layer is fired. Usually, baking of a coating layer is made at about 260 degreeC.
The vinylidene fluoride resin is a copolymer of vinylidene fluoride as a main monomer and other monomers. Suitable vinylidene fluoride resins include vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymers because the coating layer is effectively baked and formed at 260 ° C.
[0024]
The thickness of the coating layer is preferably 0.5 μm or more and 50 μm or less. The reason is that if the thickness is less than 0.5 μm, the coating layer may be worn away during use and the toner particles may have poor detachability. If the thickness exceeds 50 μm, it takes time and labor to form the coating layer. This is because the material cost of the intermediate transfer belt increases. The thickness of the coating layer is particularly preferably 3 μm or more and 30 μm or less.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an intermediate transfer belt 1 comprising the thin film belt of the present invention, and the overall shape of the intermediate transfer belt 1 is an endless annular shape. Since the intermediate transfer belt 1 is rich in flexibility and can be freely deformed by its own weight or the like, it can have various shapes. In FIG. 1, an overall shape that is assumed to be stretched between two axes (that is, a cross section in a traveling direction is a substantially oval shape) is illustrated.
[0026]
As shown in FIG. 2, the intermediate transfer belt includes a laminate of a base 3, a warp preventing intermediate layer 4, a metal layer 5, and a coating layer 6. The outer peripheral surface 8 of the intermediate transfer belt 1 is a surface to which liquid toner adheres. The inner peripheral surface 11 is a surface that directly contacts the drive shaft, the driven shaft, and the like during rotation.
[0027]
The substrate 3 is made of a resin whose main component is polyimide having a melting point of 280 ° C. or higher. Usually, the melting point of the binder resin used for the toner particles is about 150 to 200 ° C., and the liquid toner on the intermediate transfer belt 1 is heated to a temperature slightly higher than the melting point of the binder resin. At this time, since the melting point of the substrate 3 is 280 ° C. or higher, the substrate 3 is not melted or deformed. Further, as will be described later, even when the intermediate layer 4 and the metal layer 5 are formed and formed and when the coating layer 7 is fired (the firing temperature is usually about 260 ° C.), the substrate 3 is not melted or deformed. Absent.
[0028]
The thickness of the substrate 3 is 10 μm or more and 50 μm or less, and the common logarithmic value of the volume resistivity of the substrate 3 is 6 or more and 10 or less (that is, a semiconductive region). By adding a conductive filler such as carbon black or metal powder to the substrate 3, the common logarithmic value is within the above range.
[0029]
An intermediate layer 4 made of titanium or palladium is directly formed on the surface of the substrate 3 by sputtering or ion plating. Prior to the formation of the intermediate layer 4, surface treatment of the substrate 3, for example, plasma treatment may be performed.
[0030]
The metal layer 5 is directly formed on the surface of the intermediate layer 4 by sputtering, ion plating, vacuum deposition, or electrodeposition plating, and is in close contact with the intermediate layer 4.
When a metal film is bonded to the intermediate layer 4 with an adhesive, the adhesive may melt when the liquid toner is heated. However, when the metal layer 5 is formed directly by the above method, such a situation can be avoided.
[0031]
The covering layer 6 is made of a heat resistant fluororesin. The common logarithm of the volume resistivity of the coating layer 6 is 11 or more and 14 or less. Thereby, the coating layer 6 functions as a dielectric layer, and liquid toner is adsorbed. Further, the coating layer 6 increases the removability of the toner particles, and the transfer of the toner particles to the printing medium becomes smooth.
[0032]
The surface roughness Rz of the intermediate transfer belt 1 after the coating layer 6 is formed is preferably 4 μm or less. When the roughness exceeds 4 μm, the transferability of toner particles from the intermediate transfer belt 1 to the printing medium may be deteriorated.
[0033]
FIG. 3 is a schematic front view showing an image forming apparatus to which the intermediate transfer belt 1 of FIG. 1 is attached. The image forming apparatus includes a drive shaft 13, a first driven shaft 15, a second driven shaft 17, a photosensitive drum 19, a transfer roll 21, a silicone sponge roll 23, and a heater 25. The intermediate transfer belt 1 is stretched around the drive shaft 13, the first driven shaft 15, and the second driven shaft 17. The intermediate transfer belt 1 rotates in the direction indicated by the arrow A in the figure.
[0034]
When an image is formed by this image forming apparatus, first, liquid toner is supplied onto the photosensitive drum 19 by a developing roll (not shown) to form a toner image. Next, the toner image is transferred to the intermediate transfer belt 1 that passes between the photosensitive drum 19 and the transfer roll 21. Next, the liquid toner is heated by the heater 25. By this heating, the volatile components of the liquid toner are volatilized to some extent, and the binder resin of the toner particles is melted. Next, the toner image is transferred to the printing medium 27 supplied between the intermediate transfer belt 1 and the sponge roll 23. This toner image is fixed to form an image. Although one photosensitive drum 19 is shown in this drawing, in the case of color printing, the photosensitive drum 19 is prepared for each of four color toners of black, magenta, cyan, and yellow. Since the intermediate transfer belt 1 is heat resistant, it does not melt or deform even when heated by the heater 25.
[0035]
The liquid toner may be heated by providing the drive shaft 13 at a high temperature without providing the heater 25. In this case, since it is necessary to conduct heat from the drive shaft 13 located on the back side of the intermediate transfer belt 1 to the liquid toner located on the front side, it is necessary to make the thickness of the intermediate transfer belt 1 relatively thin from the viewpoint of thermal efficiency. There is. Specifically, the thickness of the substrate 3 is preferably 50 μm or less. In the present invention, since a resin containing polyimide as a main component is used for the base 3, a centrifugal molding method or a coating molding method can be applied, and the thinning of the base 3 can be achieved.
[0036]
Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 comprising thin film belts according to the present invention were prepared, and the presence or absence of warpage and the heating capacity of the belt were measured. The results are shown in Table 1 below.
[0037]
[Table 1]

[0038]
[Example 1]
A base having a thickness of 25 μm made of polyimide (trade name “U Varnish-S” from Ube Industries, Ltd.) was molded. Sputtering of titanium was performed on the outer surface of the substrate to form a warp-preventing intermediate layer having a thickness of 20 nm. Subsequently, a metal layer made of copper and having a thickness of 2 μm was laminated on the surface of the intermediate layer by sputtering. The surface of the metal layer made of copper is coated with a resin composition containing a vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer as a main component (trade name “Daiel Latex GLS-213” of Daikin Industries, Ltd.) at a temperature of 100. The film was dried at a temperature of 10 ° C. for 10 minutes, and further cured at a temperature of 260 ° C. for 30 minutes to form a coating layer having a thickness of about 10 μm, thereby obtaining a thin film belt for an intermediate transfer belt.
[0039]
[Examples 2 and 3]
Example 1 was the same as Example 1 except that the thickness of the warp preventing layer was 400 nm and 850 nm, respectively.
[0040]
[Example 4]
The same procedure as in Example 1 was performed except that the thickness of the substrate was 40 μm and the thickness of the intermediate layer for preventing warpage was 400 nm.
[0041]
[Comparative Example 1]
The thickness of the substrate was 60 μm, and the thickness of the intermediate layer for preventing warpage was 400 nm. Others were the same as in Example 1.
[0042]
[Comparative Example 2]
The same procedure as in Example 1 was performed except that the thickness of the intermediate layer for preventing warpage was 10 nm.
[0043]
[Comparative Example 3]
An intermediate layer for preventing warpage was not provided, the thickness of the substrate was set to 60 μm, and copper was directly formed on the surface of the substrate by sputtering. Others were the same as in Example 1.
[0044]
[Comparative Example 4]
The intermediate layer for preventing warpage was not provided, the thickness of the substrate was 100 μm, and copper was directly formed on the surface of the substrate by sputtering. Others were the same as in Example 1.
[0045]
[Evaluation of warpage and belt deformation]
After the belts of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 were left in an environment of 23 ° C. and 55% RH for 1 month, the presence or absence of deformation of each belt due to warping was visually confirmed. The case where this deformation was not observed was indicated as “◯”, the case where deformation was observed as “Δ”, and the case where large deformation was observed as “X”. The results are shown in Table 1 above.
[0046]
[Heating heat of belt]
A test copying machine was produced, and an intermediate transfer belt comprising the thin film belts of the above-described examples and comparative examples was incorporated in the copying machine. The amount of heat required for the intermediate transfer belt to melt and fix the liquid toner was measured and evaluated as relatively large, medium, and small.
[0047]
As shown in Table 1 above, in the intermediate transfer belt of Comparative Example 3 in which the intermediate layer for preventing warpage was not provided and in the intermediate transfer belt of Comparative Example 2 in which the thickness of the intermediate layer was 10 nm, the occurrence of warpage was observed. Could not prevent.
[0048]
In Comparative Example 1, warping and deformation are reduced by increasing the thickness of the substrate, but the amount of heat applied to the belt increases, which is disadvantageous in terms of labor saving and speeding up of the apparatus. In Comparative Example 4, since the thickness of the substrate was 100 μm, the tendency of Comparative Example 1 appeared more remarkably.
[0049]
On the other hand, in Examples 1 to 4, the effect of preventing warpage was obtained. Accordingly, it has been found that the intermediate transfer belt having excellent heat resistance can be used for a long time without warping and deformation. In Examples 1 to 4, it was confirmed that the amount of heat necessary for melting and fixing the toner was smaller than that in Comparative Examples 1, 3, and 4. That is, the intermediate transfer belts of Examples 1 to 4 have excellent heat resistance, can be used for a long time without warping and deformation, and can cope with labor saving and high speed of the machine. It was confirmed that the intermediate transfer belt has a high practical value.
[0050]
Although the case where the thin film belt of the present invention is used as an intermediate transfer belt and is mounted on an image forming apparatus using liquid toner has been described, the intermediate transfer belt of the present invention is configured for image formation using powder toner. It can also be attached to the device.
[0051]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the thin film belt of the present invention is excellent in heat resistance and is well prevented from warping and deformation, so that it can be used for a long time and is economically advantageous. In particular, when used as an intermediate transfer belt in an image forming apparatus in which liquid toner is used, the heat capacity can be reduced because it is very thin, and a metal layer is provided even if it is very thin. Since it has strength and is provided with an intermediate layer for preventing warpage, it is possible to prevent the occurrence of warpage due to the metal layer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an intermediate transfer belt comprising a thin film belt according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
3 is a schematic front view of an image forming apparatus equipped with the intermediate transfer belt of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Intermediate transfer belt 3 Base body 4 Warpage prevention layer 5 Metal layer 6 Coating layer 8 Outer peripheral surface

Claims

A substrate mainly composed of polyimide and having a thickness of 10 μm or more and 50 μm or less;
An intermediate layer that is formed and laminated on the surface of the substrate by sputtering or ion plating, mainly composed of titanium or palladium, and having a thickness of 15 nm to 1000 nm;
A metal layer formed and laminated on the surface of the intermediate layer by sputtering, ion plating, vapor deposition or plating, and having a thickness of 0.5 μm or more and 20 μm or less;
A thin film belt comprising: a coating layer which is laminated on a surface of the metal layer and has a heat-resistant fluororesin as a main component.

2. The thin film belt according to claim 1, wherein the metal layer is made of copper, the coating layer has a thickness of 0.5 μm to 50 μm, and the total thickness is 15 μm to 100 μm.

3. The thin film belt constitutes an intermediate transfer belt that temporarily holds liquid toner and transfers and / or fixes the toner in an image forming apparatus including a copying machine, a printer, or a facsimile. The thin film belt described.