JP5055833B2 - インクジェット用記録媒体搬送ベルトおよびインクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェット用記録媒体搬送ベルトおよびインクジェット記録装置 Download PDF

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Description

本発明は、インクジェット用記録媒体搬送ベルトおよびインクジェット記録装置に関する。
従来、インクジェット記録装置では、インクジェットヘッドを主走査方向へ走査しながらインク液を吐出し、1ライン分のインクジェットヘッドの走査が終了すると、記録媒体を副走査方向へ所定量搬送して、再びインクジェットヘッドを主走査方向へ走査して、記録媒体に画像を形成している。記録媒体の搬送は、所定量だけ精度よく搬送する必要があるため、搬送ベルトを帯電させて静電気により記録媒体を搬送ベルトの表面に吸着させて搬送している。搬送ベルトについては、種々のものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1の搬送ベルトは、ETFEからなる層を2層有する構成となっており、体積抵抗値が、望ましくは1015(Ωcm)になるように設定され、AC帯電による電荷を安定させて記録媒体を静電吸着させる。しかし、当該搬送ベルトでは、放電現象による放電生成物の付着や紙粉などによる汚れがつきやすく、寿命が短くなる可能性がある。また、2層成形時においては、樹脂溶融時の膜厚制御と残留歪影響での平滑性の保持とが困難である。さらに、用紙吸着性、用紙の浮き、姿勢、凹凸によるインクヘッド間距離変動による画質変化などにも良好とはいえない。
特開2003−103857号公報
本発明は、上記の問題点を解決すること目的とする。すなわち、本発明は、耐久性、搬送性、吸着性、耐磨耗性、除電性に優れ、用紙吸着性の良好なインクジェット用記録媒体搬送ベルトおよびインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成すべく鋭意検討した結果、本発明者は、下記本発明に想到し、当該課題を解決できることを見出した。すなわち、本発明は、シームレスベルト状で、少なくとも1層からなるインクジェット用記録媒体搬送ベルトであって、最内層が、樹脂成分としてポリアミド樹脂のみを含み、さらに、導電性フィラーを含有し、体積抵抗値が1010.7〜1012.2Ω・cmであり、表面抵抗値が1011〜1014Ω・cmであることを特徴とするインクジェット用記録媒体搬送ベルトである。
本発明のインクジェット用記録媒体搬送ベルトの表面平滑度は、グロス(入射角75度)で75以上であり、厚みが30〜1000μmであることが好ましい。最内層は、押出成形により作製されることが好ましい。また、厚さ1〜100μmの離型コート処理または離型フィルム処理が施されていることが好ましい。
さらに、本発明は、既述の本発明のインクジェット用記録媒体搬送ベルトを含む記録媒体搬送装置と、記録媒体にインク滴を吐出する記録ヘッドと、を含むことを特徴とするインクジェット記録装置である。
本発明によれば、耐久性、安定した走行速度、吸着性、耐磨耗性に優れ、用紙吸着・剥離性の良好なインクジェット用記録媒体搬送ベルトおよびインクジェット記録装置を提供することができる。
[インクジェット用記録媒体搬送ベルト]
本発明のインクジェット用記録媒体搬送ベルトは、シームレスベルト状であり、少なくとも1層からなるインクジェット用記録媒体搬送ベルトであって、最内層(基材ともいう)が、樹脂成分としてポリアミド樹脂のみを含み、さらに、導電性フィラーを含有し、体積抵抗値が1010〜1014Ω・cmとなっている。以下、インクジェット用記録媒体搬送ベルトを、「インクジェット用搬送ベルト」とも称する。
シームレスベルト状であって、少なくとも1層からなり、上記樹脂成分を含むことで、製膜時の溶剤除去とイミド化時の架橋により成形時の残留歪を取り除き、環境変化時の寸法変動やうねりたわみを少なくでき、周長変化も少なくすることができる。また、上記樹脂を用いることにより、膜厚変動を抑えた(<1%)用紙保持性とカラーレジストレーションの対応が可能となり、ベルト帯電時の履歴による残留電荷の影響も少なく、除電レス化を可能にする。
また、導電性フィラーを含有し、体積抵抗値を10 10.7 〜10 12.2 Ω・cmとすることで、帯電時の連続使用による残留電荷の蓄積を防ぎ、安定した用紙の吸着性及び剥離性を両立させることが可能となる。さらに、ベルト上での用紙吸着性、搬送・剥離性、除電性の観点から、表面抵抗値は、1011〜1014Ω/cmである。1011〜1014Ω/cmであることで、ベルト帯電時の必要な表面電荷の形成による用紙吸着性と搬送性さらには剥離性の付与することができる。
表面平滑度は、グロス(入射角75度)で75以上であることが好ましく、80〜130 であることがより好ましい。厚みは、30〜1000μmであることが好ましく、50 〜130μmであることがより好ましい。表面平滑度が75以上で、厚みが30〜1000μmであることで、インク、紙粉,異物等の付着性を軽減でき,ブレードなどのクリーニング性向上と用紙搬送時の起伏、速度ムラによるカラーレジストレーション、伸びなどの変動を抑制することができる。
表面平滑度は、表面粗さ計によるRz(10点平均粗さ)やデジタル精密光沢計による(入射角20°〜75°)による表面反射率をして測定することができる。
樹脂成分としてのポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、およびポリイミド樹脂は、従来公知のものを使用することができる。
例えば、ポリイミド樹脂被膜としては、カルボン酸とジアミン成分であれば特に制限されないが、特に芳香族テトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とを有機溶媒中で反応させて得られるものが好ましく用いられる。
前記芳香族テトラカルボン酸成分としては、ピロメリット酸、ナフタレン−1,4,5,8テトラカルボン酸、2,2’,3,3’ビフェニルテトラカルボン酸、ナフタレン−2,3,6,7−テトラカルボン酸、2,3,5,6−ビフェニルテトラカルボン酸、3,,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンノンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ジフェニルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−アゾベンゼンテトラカルボン酸、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニルメタン)、ビス(3,4ジカルボキシフェニルプロパン)、ビス(3,4ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン等があげられ,これらのテトラカルボン酸類の混合物でよい。
前記芳香族ジアミン成分としては特に制限なく、m−フェニルジアミン、p−フェニルジアミン、2,4−アミノトルエン、2,6−アミノトルエン、2,4−ジアミノクロロベンゼン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン、1,4−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノナルタレン、2,6−ジアミノナフタレン、2,4’−ジアミノナフタレンビフェニル、ベンジジン、3,3−ジメチルベンジジン、3,3’−ジメトキシベンジジン、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(ODA)、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノフェニルスルホン、4,4’−ジアミノアゾベンゼン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、ビスーアミノフェニルプロパン等が挙げられる。
前記有機溶媒として例えば,N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアイミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホニルトリアミド等が挙げられる。必要に応じて、クレゾール、フェノール、キシレノール等のフェノール類、ヘキサンベンゼン、トルエン等の炭化水素類を混合してもよい。また、これらを単独で用いても、2種以上の混合物として使用してもよい。
導電性フィラーである電子伝導性導電材としては、カーボンブラック、グラファイト、Al、Ni、銅等のフィラーや、酸化錫、酸化亜鉛、チタン酸K、酸化錫−酸化In、酸化Sbなどの複合酸化物が挙げられる。また、イオン導電性材料としては、アンモニウム塩、スルホン酸塩、カチオン、ノニオン、アニオン系の界面活性材が挙げられる。そしてこれらを適宜用いて、体積抵抗値を1010〜1014Ωcmに制御する。導電性フィラーの含有量は、所望の体積抵抗値などによるが、インクジェット用搬送ベルト中に1〜50質量%であることが好ましい。
上記体積抵抗値および表面抵抗値は、23℃、55%RHの環境下で、円形電極(例えば、三菱油化(株)製ハイレスターIPの「HRSプローブ」)を用い測定することができる。測定条件としては、例えば、荷重1.0kg、電圧100V、チャージ時間10秒とする。
最内層は、押出成形により作製されることが好ましい。押出成形で最内層を形成することで、膜厚均一性に優れ,成形時の残留歪みを低減させ、抵抗バラツキや軸方向での配向によるベルト強靭性の付与することができる。この場合の押出成型の条件としては、例えば90mm1軸エクストルーダーを用いて,1m/secの押し出しスピードで、クロスヘッド成形して均一な膜厚を保持したベルトとすることが好ましい。
最内層上には、少なくとも1の層が形成される。当該層のうち最外層は、フッ素系樹脂を含む層であることが好ましい。フッ素系樹脂の表面コート材料としては、フッソ樹脂、フッソ変性ウレタン、及びシリコーン樹脂、共重合フッソゴム、フッソ樹脂−共重合ビニルエーテル、PFA(4フッ化エチレンパーフルオロアルコキシ樹脂)、FEP(4フッ化エチレン・6フッ化プロピレン共重合塗料)などの粉体塗料または樹脂チューブによる被覆、PTFE(4フッ化エチレン)塗料、PTFE分散ウレタン塗料、エナメル、さらにETFE(ポリテトラフルオロエチレン)チューブ、PVdF(ポリビニリデンフルオライド)、PHV(ポリテトラフルオロビニリデン)樹脂材等が挙げられる。なお、本発明のインクジェット用搬送ベルトは、2層構成であることが好ましい。
最内層となる基材に用いる樹脂材料の耐熱性に応じて、上記表面コート材料の表面コート(スプレー、デップ、フロコート、静電コート、回転成形による被覆コート等)を行い、適宜、焼成処理や表面に離型性をもたせる処理を施す。このようにして、シームレスベルト状で、少なくとも1層からなる本発明のインクジェット用搬送ベルトが作製される。
特に、上記インクジェット用搬送ベルトには、厚さ1〜100μmの離型コート処理または離型フィルム処理が施されていてもよい。かかる処理が施されることで、内面のインクの濡れ性改善と親和性の低減により、インク付着性を抑え、さらに表面フィラーの露出による表面光沢・粗さの低減化をすることができる。また膜厚が1μm以内では基材面での起伏をひろい、表面コートによるレベリング効果が薄れ、100μm以上では基材層の柔軟性が失われ、ベルトくせ、表面へこみ、剛性が変化し、ベルトスピードに変調をきたすことが考えられる。さらに離型コートすることにより、用紙剥離時の紙粉付着性低減、両面印字によるベルト面汚れの低減,摩擦係数の低減、表面平滑性の付与によるクリーニング性、画質の向上などの効果が考えられる。
フッソ塗料においてはPTFEなどの粒子分散型やルミフロンのようなFEVE:フルオロエチレン−ビニルエーテル共重合タイプのポリマーやPVDF系、軟質Fッソ樹脂、フロオロエポキシ樹脂などの溶剤タイプが一般的である。基材の耐熱性がある場合はPFAのような溶融タイプの離型コートまたはチューブ処理も可能である。
具体的には、Naエッチング処理しベルト基材面を活性化処理した後にフッソチューブ界面を接着処理した2層のフィルム状の離型層をもつ2層構成のものが挙げられる。
[インクジェット記録装置]
図1に示すように、本発明のインクジェット記録装置10は、記録媒体である記録用紙Pにインク滴を吐出するインクジェットヘッドユニット12を備えており、インクジェットヘッドユニット12は、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、黒(K)の4色のインク滴各々をノズルから記録用紙Pにインク滴を吐出する吐出するインクジェットヘッド(図示省略)を備えている。インクジェットヘッドは記録用紙Pの幅以上の有効印字領域を有する長尺のヘッドで、記録用紙Pの幅方向の印字領域に一斉にインク滴を吐出する。また、インクジェットヘッドのノズルからインク滴を吐出させる方式は、圧電素子でインク室を加圧する方式やサーマル方式等の公知の方式を適用可能である。
また、インクは、インクジェットヘッドユニット12の上方に配置されたインクタンク(図示省略)から配管を通じてインクジェットヘッドへ供給され、インクの種類は、水性インク、油性インク、溶剤系インク等の公知のインクが適用可能である。
インクジェット記録装置10の最下部には、給紙トレイ16が挿抜可能に設けられており、給紙トレイ16には、記録用紙Pが積載されており、最上位の記録用紙Pにはピックアップロール18が当接している。記録用紙Pは、ピックアップロール18によって1枚ずつ給紙トレイ16から搬送方向下流側へ給紙され、搬送経路に沿って順に配設された搬送ロール20、22によってインクジェットヘッドユニット12の下方へ給紙される。
また、インクジェットヘッドユニット12の下方には、本発明のインクジェット用搬送ベルトである無端状の搬送ベルト24が配設されており、搬送ベルト24は、駆動ロール26及び従動ロール28、30に張架されて、記録媒体搬送装置が構成されている。また、従動ロール30は接地されている。
また、記録用紙Pが搬送ベルト24に接触する位置の上流側に、電源装置34が接続された帯電ロール32が配置されている。帯電ロール32は、従動ロール30との間で搬送ベルト24を挟みつつ従動し、搬送ベルト24に押圧する押圧位置と、搬送ベルト24から離間した離間位置との間を移動可能とされている。押圧位置では、接地された従動ロール30との間に所定の電位差が生じるため、搬送ベルト24に対して放電し、電荷を与えることができる。また、帯電ロール32を配置する位置は、記録用紙Pが搬送ベルト24に接触する位置の上流側である場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、紙粉やインクミスト等の装置内の汚れによる影響が少なくなる位置に設置することができる。電源装置34は、既知である任意の電圧波形を発生する任意波形発生器及び増幅器で構成されている。
また、インクジェットヘッドユニット12の下流側には、記録用紙Pの排出経路を構成する複数の排出ロール対40が設けられ、排出ロール対40で構成された排出経路の先には、排紙トレイ42が設けられている。
インクジェット記録装置10の各部は、図2に示すように、CPU、ROM、及びRAMから構成される制御部56によって制御され、インクジェットヘッドユニット12、帯電ロール32、各種ロールを駆動する複数のモータ46を含むインクジェット記録装置10の全体を制御している。
次に、インクジェット記録装置10のプリント動作について説明する。まず、制御部56は、プリントジョブの指令を受け取ると、ピックアップロール18、全ての搬送ロール、搬送ベルト24を駆動させて給紙トレイ16から記録用紙Pを送り出す。さらにダミージェットを行い、インクジェットヘッドユニット12のノズルの性能を初期化し、インクジェットヘッドユニット12によるインク滴の吐出を制御するヘッド制御部(図示省略)は、画像信号に対応するノズルの圧電素子に、画像信号に応じたタイミングで駆動電圧を印加する。
これによって、搬送ベルト24で搬送されている記録用紙Pが印字されるが、この印字工程については詳細に後述する。そして、印字された記録用紙Pは、搬送ベルト24、排出ロール対40によって排紙トレイ42まで搬送される。
ここで、印字工程について説明する。まず、制御部56は、プリントジョブを受信すると、帯電ロール32をオンにし、電源装置34から上述した重畳波形で変化する電圧を帯電ロール32に印加させる。そして、帯電ロール32が搬送ベルト24に放電すると、搬送ベルト24の表面上の帯電領域において、重畳波形の高周波電圧波形で変化する電圧によって、残留電荷を平均化しつつ低周波電圧波形の周波数に対応する帯電パターンのみがベルト表面に現れ、搬送ベルト24の表面には、図3に示すように、正の電荷と負の電荷とが交互に帯電される。この正の電荷と負の電荷とによる不均一電界による応力(マックスウェル応力)によって、記録用紙Pが搬送ベルト24の表面に安定的に静電吸着される。正の電荷と負の電荷とが交互に帯電されているため、搬送ベルト24の表面からインクジェットヘッドユニット12のインク滴の吐出へ与える電界の影響が少なく、また、記録用紙Pを直接帯電しないため、記録用紙Pの特性(電気抵抗値、厚さなど)に起因する吸着力の影響が少ない。
これによって、搬送ベルト24へ給紙された記録用紙Pが、搬送ベルト24に静電吸着されてインクジェットヘッドユニット12の印字領域を通過する。その際、制御部56は、インクジェットヘッドユニット12を作動して記録用紙Pに印字を行う。そして、記録用紙Pは排出ロール対40によって、排紙トレイ42に排紙される。また、搬送ベルト24の記録用紙Pが吸着されていた部分は、駆動ロール26及び従動ロール28、30によって、帯電ロール32の押圧部分へ再び回転移動し、帯電ロール32に印加された重畳波形で変化する電圧によって搬送ベルト24上に残留した電荷が平均化されると共に、再び低周波電圧波形の周波数に対応し、搬送ベルト24上に正の電荷と負の電荷とが交互に帯電され、安定した吸着力を維持する。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、下記実施例中の「部」とは、質量部を意味する。
(実施例1)
難燃性ポリアミド(クラレ製9ナイロン G2330)100部に対して導電性カーボンブラックであるアセチレンブラック(デンカ製)10部を配合して、2本ロールで140℃で混練分散混合後、粉砕機を用いてチップ状に粉砕し、これを2軸スクリュー押し出し機(シリンダー温度300〜320℃)を用いて外径255mmφの円筒状にベルト成形した。
一方で、外径250mm、長さが500mmのアルミニウム製円筒状芯体の外周面に離型材としてシリコーン系樹脂を厚さ1μmになるようにスプレー塗布し、380℃で1時間焼成した。
この円筒状芯体に、前記作製した押し出し成形ベルトを被覆し、150℃、1時間アニール処理を施し、芯体から樹脂ベルトを取り外し、幅365mmにカットし、膜厚122μm、体積抵抗値1011.3Ωcm、表面抵抗値1012.4Ω/cmのインクジェット用搬送ベルトを作製した。
なお、体積抵抗値は23℃、55%RH環境下で三菱油化製ハイレスターIPの円筒電極HRプローブを用いて荷重1kg、電圧100V(10秒チャージ)の値で、ベルト周方向、軸方向各9点測定した平均値とした。表面抵抗値は、体積抵抗値と同様に対抗電極をHRプローブで外電極と内電極間での値で同条件下測定した平均値とした。また村上カラリサーチ製精密光沢計により測定したグロス(入射角75°)は83であった。
上記インクジェット用搬送ベルトをインクジェット画像形成装置に装着して画像を形成し、その画質を評価した。またインクジェット用搬送ベルトの表面に給電されたDC電圧(3kV)に対する用紙の吸着性を観察し、印字後の剥離性を評価した。結果を下記表1に示す。表1から、良好な用紙吸着性が得られ、良好な画像が得られたことが確認できた。なお、表1中、自己消燃性プラスチックの難燃性の指標である「V−0」はUL94規格で試料をバーナーで燃焼させてその燃焼状態で判定することを意味し、「V−2」はV−0、V−1に続き、難燃性が低く、JIS C−6481、Fed.No.406(方法2021)記載されている。
(実施例2)
実施例1のインクジェット用搬送ベルトの外周面に、大日精化製ウレタンフッソ共重合ポリマーFF209(MEK溶液)をスプレー塗布し、厚さ5μmの表面離型層をコートし、2層型のインクジェット用搬送ベルトを作製し、実施例1と同様にベルトの評価を行った。また、当該インクジェット用搬送ベルトを使用した以外は、実施例1と同様にして、インクジェット画像形成装置に装着して画像を形成し、その画質を評価した。
結果は、下記表1のとおりで、抵抗への影響はなく、さらにインク付着性は低減され同様に用紙吸着性が得られた。なお、実施例2のインクジェット用搬送ベルトのグロスは、113であった。
参考
実施例1のインクジェット用搬送ベルトを160℃、1時間でアニールし、その後、Naエッチング処理を施した。このベルトの外周面に旭硝子製ETFEフィルム「アフレックス25N」ラミネートし、2層型のインクジェット用搬送ベルトを作製した。
実施例1と同様にベルトの評価を行った。また、当該インクジェット用搬送ベルトを使用した以外は、実施例1と同様にして、インクジェット画像形成装置に装着して画像を形成し、その画質を評価した。
結果は、下記表1のとおりで、抵抗値は上がり、用紙吸着性には問題なかった。なお、実施例3のインクジェット用搬送ベルトのグロスは106であった。
(比較例1)
熱可塑性ポリイミド樹脂(宇部興産オーラムPL450)を用いて、実施例1と同様に製膜処理を施し膜厚105μmで体積抵抗値1013.2Ωcm、表面抵抗1014.5Ω/cmのポリイミド膜からなるインクジェット用搬送ベルトを得た。
当該インクジェット用搬送ベルトを使用した以外は、実施例1と同様にして、インクジェット画像形成装置に装着して画像を形成し、その画質を評価した。結果を下記表1に示す。この場合の評価においては、用紙吸着性は問題ないが表面抵抗が高く、剥離性に問題があり、徐電器が必要となった。なお、比較例1のインクジェット用搬送ベルトのグロスは、58であった。
インクジェット記録装置の構成を例示する概略図である。 インクジェット記録装置の制御系を例示するブロック図である。 本発明の実施の形態に係る搬送ベルト上に帯電された電荷を示すイメージ図である。
符号の説明
10・・・インクジェット記録装置
12・・・インクジェットヘッドユニット
24・・・搬送ベルト
32・・・帯電ロール
34・・・電源装置
56・・・制御部
P・・・記録用紙

Claims (7)

  1. シームレスベルト状で、少なくとも1層からなるインクジェット用記録媒体搬送ベルトであって、
    最内層が、樹脂成分としてポリアミド樹脂のみを含み、さらに、導電性フィラーを含有し、
    体積抵抗値が1010.7〜1012.2Ω・cmであり、表面抵抗値が1011〜1014Ω・cmであることを特徴とするインクジェット用記録媒体搬送ベルト。
  2. 表面平滑度が、グロス(入射角75度)で75以上であり、厚みが30〜1000μmであることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット用記録媒体搬送ベルト。
  3. 前記最内層が、押出成形により作製されることを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェット用記録媒体搬送ベルト。
  4. 厚さ1〜100μmの離型コート処理または離型フィルム処理が施されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクジェット用記録媒体搬送ベルト。
  5. 畳波形で変化する電圧を印加する帯電機構により、表面が正の電荷と負の電荷とで交互に帯電されて用いられることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクジェット用記録媒体搬送ベルト。
  6. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクジェット用記録媒体搬送ベルトを含む記録媒体搬送装置と、記録媒体にインク滴を吐出する記録ヘッドと、を含むことを特徴とするインクジェット記録装置。
  7. 請求項5に記載のインクジェット用記録媒体搬送ベルトを含む記録媒体搬送装置と、重畳波形で変化する電圧を印加し、前記インクジェット用記録媒体搬送ベルトの表面を正の電荷と負の電荷とで交互に帯電する帯電装置と、記録媒体にインク滴を吐出する記録ヘッドと、を含むことを特徴とするインクジェット記録装置。
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