JP5433956B2

JP5433956B2 - 導電性エンドレスベルト

Info

Publication number: JP5433956B2
Application number: JP2008034407A
Authority: JP
Inventors: 隆太田中
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2028-02-15
Also published as: JP2009192901A

Description

本発明は、電子写真方式カラープリンタなどで中間転写ベルトとして好適に用いられる導電性エンドレスベルトに関し、更に詳述すると、ベルト上に形成されたトナー像を紙等の記録媒体への転写する際の転写効率に優れる導電性エンドレスベルトに関する。

従来より、トナーを用いたカラープリントの方式として、中間転写ベルト方式が知られている。

中間転写ベルト方式でカラープリントを行う画像形成装置は、図２に示したように、ブラックＢ、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣの４色でそれぞれ現像を行う４台の現像器１ａ〜１ｄで、各感光ドラム２ａ〜２ｄにそれぞれの色でトナー像を形成し、各感光ドラム２ａ〜２ｄに接して張設された中間転写ベルト３に転写ローラから電圧を印加して、各感光ドラム２ａ〜２ｄに形成された各色（ブラックＢ、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ）のトナー像を中間転写ベルト３の表面に転写して該中間転写ベルト３の表面にカラー画像を形成し、二次転写ローラ１１でこの中間転写ベルト１０に接触した記録用紙（記録メディア）４に電圧を印加して、中間転写ベルト１０表面のカラー像を転写し、これを定着器６で加熱して定着させるようになっている。

このような画像形成装置に用いられる上記中間転写ベルト３としては、通常図１に示したように、基層３１上に表層３２を形成した複数層構造の導電性エンドレスベルトが用いられている。このような中間転写ベルトとしては、特開２００４−３１００１６号公報（特許文献１）にポリエーテルスルフォン樹脂を主材とする基層３１上に、鉛筆硬度Ｂ〜５Ｈで純水に対する接触角６２〜１２０°の表層を積層したものが提案されている。

しかしながら、従来の中間転写ベルトは、ベルト上に形成されたカラー画像を紙等の記録媒体に転写する際の転写効率が必ずしも満足されるものではなく、記録媒体に転写されずにベルト上に残留するトナーが多く存在するのが現状であり、転写効率の向上が望まれている。

特開２００４−３１００１６号公報

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、中間転写ベルト方式でカラープリントを行う場合に、中間転写ベルトから記録媒体へ画像を転写する際の転写効率を向上させることができ、中間転写ベルトとして好適に使用される導電性エンドレスベルトを提供することを目的とする。

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、基層の表面に表層を積層形成して中間転写ベルト等に使用される導電性エンドレスベルトを構成する場合に、上記表層として鉛筆硬度６Ｈ以上でｎ−ドデカンの接触角度２０°以上のハードコート層を形成することにより、記録媒体への転写効率を効果的に向上させることができることを見い出した。

即ち、本発明者は、表層の硬度を鉛筆硬度６Ｈ以上とすることにより、表層表面の傷付が防止される共に、転写時にトナーを記録媒体へと効果的にめり込ますことができ、更にｎ−ドデカンの接触角度２０°以上とすることにより油分（ワックス成分等）を含むトナーの剥離性が向上し、これらの相乗効果によって転写効率を効果的に向上させ得ることを見い出し、本発明を完成したものである。

従って、本発明は、基層と表層とを有する複層構造の導電性エンドレスベルトにおいて、上記表層が、鉛筆硬度６Ｈ以上でｎ−ドデカンの接触角度２０°〜４０°のハードコート層であることを特徴とする導電性エンドレスベルトを提供するものである。

また、本発明者は、更に検討を重ねた結果、上記表層表面にメタノールを含浸させたワーパーを５００ｇ荷重で押し付けて５０往復させるラビング試験を行った際に、このラビング前後のｎ−ドデカン接触角度の変化率が１０％以下であることが好ましく、この変化率が１０％以下で、かつ上記鉛筆硬度及びｎ−ドデカン接触角度を満足するものは、転写率９０％を超える非常に良好な転写効率をより確実に達成しえることを見い出した。

従って、本発明は、より好適に実施態様として、上記表層が、メタノール含浸ワーパーを５００ｇ荷重で押し付けて５０往復させるラビング試験を行い、そのラビング前後のｎ−ドデカン接触角度の変化率が１０％以下のものである、上記本発明の導電性エンドレスベルトを提供する。

本発明の導電性エンドレスベルトをカラー画像形成装置の中間転写ベルトとして使用することにより、中間転写ベルト方式でカラープリントを行う場合に、中間転写ベルトから記録媒体へ画像を転写する際の転写効率を有効に向上させることができ、より高品質なカラー画像を効率的に得ることができるものである。

以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の導電性エンドレスベルトは、図１に示したように、基層３１上に表層３２を積層した複層構造のエンドレスベルトであり、例えば図２の示されたような画像形成装置において、中間転写ベルト３として好適に使用されるものである。

上記基層３１は、通常樹脂材料に導電剤を添加して導電性を付与した無端樹脂ベルトが用いられ、従来から中間転写ベルトなどとして用いられる導電性エンドレスベルトの基層と同様のものを使用することができる。その基材とする樹脂は、熱可塑性樹脂のいずれでも使用可能である。具体的には次の樹脂が好適に使用される。即ち、ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアセタール、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルベンテン−１、ポリスチレン、ポリエーテルニトリル、熱可塑性ポリイミド系材料、サーモトロピック液晶ポリマー、ポリアミド酸などの熱可塑性材料、及びこれらの混合樹脂、またこれらの混合樹脂で調製された熱可塑性エラストマーなどを使用することができる。

この基層３１に配合される導電剤としては、公知の電子導電性物質、イオン導電性物質を用いることができる。電子導電性物質としては、ケッチェンブラックＥＣ、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処理等を施したカラー（インク）用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト、アンチモンドープの酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマーなどが挙げられる。

また、イオン導電性物質としては、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質、トリデシルメチルジヒドロキシエチルアンモニウムパークロレート、ラウリルトリメチルアンモニウムパークロレート、変性脂肪族・ジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ−（３’−ドデシロキシ−２’−ヒドロキシプロピル）メチルアンモニウムエトサルフェート、３−ラウルアミドプロピル−トエイメチルアンモニウムメチルサルフェート、ステアルアミドプロピルジメチル−β−ヒドロキシエチル−アンモニウム−ジハイドロジェンフォスフェート、テトラブチルアンモニウムホウフッ酸塩、ステアリルアンモニウムアセテート、ラウリルアンモニウムアセテート等の第４級アンモニウムの過塩素酸塩、硫酸塩、エトサルフェート塩、メチルサルフェート塩、リン酸塩、ホウフッ化水素酸塩、アセテート等の有機イオン性導電物質或は電荷移動錯体などが挙げられる。なお、この基層３１は、上記導電剤の配合により導電性が付与され、通常その抵抗値を１０⁵〜１０¹⁴Ω・ｃｍとされる。

なお、この基層３１には、必要に応じて上記導電剤のほかにも、酸化防止剤、熱安定剤、可塑剤、光安定剤、滑剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、スリップ剤、架橋剤、架橋助剤、接着剤、難燃剤、分散剤などの公知の添加剤を適宜配合することができ、また、必要に応じて、合成樹脂に添加される公知の充填剤、例えばガラス繊維、カーボン繊維、タルク、マイカ、酸化チタン、炭酸カルシウムなどの補強材と複合化することもできる。

次に、上記表層３２は、鉛筆硬度４Ｈ以上、好ましくは６Ｈ以上で、かつｎ−ドデカンの接触角度が２０°〜４０°のハードコート層とされる。この場合、鉛筆硬度が４Ｈに満たないと、表層３２の表面が傷付きやすくなると共に、表面に担持したトナー粒子を紙等の記録媒体に良好にめり込ますことができず、むしろ表層３２側にトナー粒子がめり込んでトナー粒子が記録媒体へと移行し難くなって、良好な転写効率の向上効果が得られない場合があり、また上記接触角度が２０°に満たないと、ワックス成分などの油分を含むトナーの剥離性が低下して、油分を含むトナー粒子が良好に記録媒体へと移行しなくなるおそれがあり、良好な転写効率の向上効果が得られない場合がある。

ここで、上記鉛筆硬度は、ＪＩＳＫ５６００−５−４の規定に準拠して測定すればよく、市販の鉛筆引っかき硬度試験機を用いて測定することができる。
また、上記ｎ−ドデカンの接触角度はＪＩＳＲ３２５７に準じて測定すればよい。

表層３２を形成する材料としては、上記鉛筆硬度及びｎ−ドデカン接触角が得られるものであればよく、特に制限されるものではないが、本発明では、紫外線硬化樹脂が好ましく用いられる。紫外線硬化樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂などが挙げられ、これらの１種又は２種以上を混合して用いることができる。

特に制限されるものではないが、上記紫外線硬化樹脂の中でも、パーフルオロアルキル基を含有する紫外線硬化樹脂が好適に使用され、具体的には、ディフェンサＦＨ−８００ＭＥ，同ＥＸＰ．ＴＦ−３０４２ＭＥ（ともに大日本インキ工業社製、パーフルオロアルキル基含有アクリレートモノマー）などの市販品を使用することができる。

また、多官能基数オリゴマー、特に官能基数６以上のウレタン樹脂も好適に使用される。このようなウレタン樹脂として具体的には、ニューフロンティアＲ−１１５０Ｄ（第一工業製薬社製、ウレタンアクリレート、官能基数１５以上）などの市販品を使用することができる。

ここで、特に制限されるものではないが、上記紫外線硬化樹脂で表層３２を形成する場合、反応を阻害する酸素などの存在により紫外線硬化反応が不十分であると、未反応の成分が表層３２上に浮き出てきて、これが転写効率を低下させてしまう場合がある。この場合、紫外線硬化後にメタノールを用いたラビング試験を行って、撥油性（ｎ−ドデカン接触角）の低下を調べることにより、このような不都合の発生を防止することができる。即ち、メタノールを含浸させたワーパーを５００ｇ荷重で押し付けて５０往復させるラビング試験を行い、そのラビング前後のｎ−ドデカン接触角度を測定して、その変化率が１０％以下であれば、紫外線硬化反応が十分に行われ、未反応成分の浮き出しによる転写効率の低下が起きにくいものであることが確認できる。
従って、紫外線硬化樹脂で表層３２を形成する場合には、特に制限されるものではないが、メタノールを含浸させたワーパーを５００ｇ荷重で押し付けて５０往復させるラビング試験を行い、そのラビング前後のｎ−ドデカン接触角度の変化率が１０％以下であることが好ましい。

また上記紫外線硬化樹脂には、撥油性の向上を目的として、フッ素系の添加剤を配合することもでき。フッ素系添加剤として具体的には、オプツールＤＡＣ（ダイキン工業社製、フッ素系ＵＶ硬化型防汚添加剤）などを例示することができる。

更に、この表層３２には、必要に応じて導電剤を添加して導電性を付与又は調整することができ、この場合導電剤としては上掲の基層３１に配合される導電剤と同様のものを例示することができる。また、導電剤以外にも酸化防止剤、熱安定剤、可塑剤、光安定剤、滑剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、スリップ剤、架橋剤、架橋助剤、接着剤、難燃剤、分散剤などの公知の添加剤を適宜配合することができる。

この表層３２の厚さは、樹脂の種類やベルトを張架した際の屈曲状態などに応じて適宜設定され、特に制限されるものではないが、厚すぎるとベルト屈曲時にひび割れ等が生じ易くなるため、通常は０．５〜３μｍ、特に０．８〜２．５μｍとすることが好ましい。

本発明の導電性エンドレスベルトは、上記のように、表層３２として鉛筆硬度４Ｈ以上でｎ−ドデカンの接触角度２０°以上のハードコート層を形成したことにより、中間転写ベルトとして使用した際に、紙等の記録媒体への転写効率に優れるものであり、多色のトナー画像で９０％以上の転写効率を容易に達成し得るものである。この場合、本発明導電性エンドレスベルトが適用される中間転写ベルトを用いた画像形成装置としては、図２に示された現像装置１ａ〜１ｄ及び感光ドラム２ａ〜２ｄをベルト３に沿って一列に並べた装置に限定されるものではなく、１つの感光ドラムに対して複数の４つの像装置を入れ替えながら各色（ブラックＢ、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ）の現像を行って感光ドラム上にカラー画像を形成し、これを中間転写ベルトに転写してこれを搬送し、紙等の記録媒体へと転写する装置など、中間転写ベルト上にトナー像を形成し、これを紙等の記録媒体へと転写する装置であれば、その中間転写ベルトとしていずれの装置にも好適に採用される。

［実施例２、参考例１，３，４］
以下、実施例，参考例，比較例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。

表１に示した表層材料をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）に固形分濃度５質量％となるように溶解して塗料を調製し、これを既存のポリエステル樹脂ベルト（幅２５２ｍｍ、長さ６７６ｍｍ、抵抗率１０¹⁰Ω・ｃｍ）（基層３１）の表面にスプレーコーティングし、９０°／５分の条件で乾燥させた後、紫外線照射により硬化させて厚さ２μｍの表層３２を形成し、図１に示した構造の導電性エンドレスベルトを４種類作製した。

得られた各導電性エンドレスベルト表面（表層３２）の鉛筆硬度をＪＩＳＫ５６００−５−４の規定に準拠して測定した。また、ｎ−ドデカン（関東化学（株）社、鹿特級）を用いＪＩＳＲ３２５７に準じて、ｎ−ドデカンに対する接触角を測定した。結果を表１に示す。

次に、各導電性エンドレスベルトを中間転写ベルトとして、図２と同様の構成を有する実機（ヒューレットパッカード社製、カラーレーザープリンタ「ＣｏｌｏｒＬａｓｅｒＪｅｔ３５００」）に装着し、紫の画像を印字して、以下の方法により転写効率を調べた。結果を表１に示す。

（転写効率の測定）
記録媒体への転写（二次転写）中に、プリンタのフロントカバーを開け、二次転写ローラ（図２中の７）のニップ部を通過したベルト上に残留したトナーを３Ｍ社製のメンディングテープに貼付けて回収し、このメンディングテープをＯＨＰシートに貼り付ける。このテープの濃度をマクベス濃度計で測定した値をＣ１とし、記録媒体に印字された画像濃度をマクベス濃度計で測定した値をＣ２として、下記計算式で算出した値を転写効率とした。
転写効率（％）＝［１−Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）］×１００

［比較例１］
上記実施例１〜４と同様のポリエステル樹脂ベルトを、表層を形成することなく、そのまま導電性エンドレスベルトとして、実施例１〜４と同様に鉛筆硬度、ｎ−ドデカン接触角及び転写効率を測定した。結果を表１に示す。

［比較例２］
既存のポリイミド樹脂ベルト（幅２５２ｍｍ、長さ６７６ｍｍ、抵抗率１０¹⁰Ω・ｃｍ）を、表層を形成することなく、そのまま導電性エンドレスベルトとして、実施例１〜４と同様に鉛筆硬度、ｎ−ドデカン接触角及び転写効率を測定した。結果を表１に示す。

［比較例３〜５］
表１に示した表層材料をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）に固形分濃度５質量％となるように溶解して塗料を調製し、これを実施例１〜４と同様のポリエステル樹脂ベルト（基層３１）の表面にスプレーコーティングし、９０°／５分の条件で乾燥させた後、紫外線照射により硬化させて厚さ２μｍの表層３２を形成し、図１に示した構造の導電性エンドレスベルトを３種類作製した。

得られた導電性エンドレスベルトにつき、実施例１〜４と同様に鉛筆硬度、ｎ−ドデカン接触角及び転写効率を測定した。結果を表１に示す。

・ニューフロンティアＲ−１１５０Ｄ
第一工業製薬社、ウレタンアクリレート（平均官能基数１５）
・オブツールＤＡＣ
ダイキン工業（株）、フッ素系ＵＶ硬化型防汚添加剤、「ニューフロンティアＲ−１１５０Ｄ」１００質量部に対して３質量部を添加。
・ディフェンサＦＨ−８００ＭＥ
大日本インキ（株）、パーフルオロアルキル基含有アクリレートモノマー
・ディフェンサＥＸＰ．ＴＦ−３０４２ＭＥ
大日本インキ（株）、パーフルオロアルキル基含有アクリレートモノマー
・バイロマックスＨＥ−１５ＥＴ
東洋紡績（株）、シリコーングラフトポリアミドイミド塗料
・マジックアート
大日本塗料（株）、シリコーングラフトフッ素樹脂塗料
・ＵＡ３０６Ｈ
共栄社化学（株）、ペンタエリスリトールヘキサアクリレート
・ニューフロンティアＲ−１９０１
第一工業製薬社、ウレタンアクリレート（平均官能基数９）

表１に示されている通り、鉛筆硬度４Ｈ以上でｎ−ドデカンの接触角度２０°以上のハードコート層を表層３２として形成した導電性エンドレスベルトは、中間転写ベルトとして用いた場合、９０％を超える良好な転写効率を発揮することが確認された。

［参考実験例］
上記実施例２と同様にして、ポリエステル樹脂ベルト（基層３１）上にディフェンサＦＨ−８００ＭＥのハードコート層を表層３２として形成し、図１に示された構造の導電性エンドレスベルトを作製した。このとき、ハードコート層を紫外線照射により硬化させる際、紫外線照射条件及び反応雰囲気中の酸素濃度を表２の通りに変化させ、複数のベルトを作成した。

各ベルトにつき、下記ラビング試験を実施してラビング前後のｎ−ドデカンに対する接触角度の変化を測定した。結果を表２に示す。また、各ベルトにつき上記実施例１〜４と同様にして転写効率を測定した。結果を表２に示す。

（ラビング試験）
メタノールを含浸させたワーパーを５００ｇ荷重でベルト表面（表層３２）に押し付けて５０往復させるラビング試験を行い、そのラビング前後のｎ−ドデカン接触角度を実施例１〜４と同様にして測定し、ラビング前後の接触角の差から変化率（％）を求めた。

表２の結果から、パーフルオロアルキル基含有樹脂の「ディフェンサＦＨ−８００ＭＥ」で表層を形成する場合、上記ラビング試験によるｎ−ドデカン接触角の変化率が１０％以下であれば、９０％以上の転写効率が確実に得られることが認められる。

本発明にかかる導電性エンドレスベルトの一例を示す概略断面図である。中間転写ベルト方式によるカラー印刷電子写真装置を示す概略図である。

符号の説明

１ａ〜１ｄ現像器
２ａ〜２ｄ感光ドラム
３中間転写ベルト（導電性エンドレスベルト）
３１基層
３２表層
４記録用紙（記録メディア）
５転写ローラ
６定着装置
７転写ローラ

Claims

基層と表層とを有する複層構造の導電性エンドレスベルトにおいて、上記表層が、鉛筆硬度６Ｈ以上でｎ−ドデカンの接触角度２０°〜４０°のハードコート層であることを特徴とする導電性エンドレスベルト。
上記表層が、メタノール含浸ワーパーを５００ｇ荷重で押し付けて５０往復させるラビング試験を行い、そのラビング前後のｎ−ドデカン接触角度の変化率が１０％以下のものである請求項１記載の導電性エンドレスベルト。
上記表層を形成するハードコート層が、紫外線硬化樹脂で形成されたものである請求項１又は２記載の導電性エンドレスベルト。
上記紫外線硬化樹脂が、パーフルオロアルキル基を含有する樹脂である請求項３記載の導電性エンドレスベルト。
上記表層の厚さが０．５〜３μｍ以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性エンドレスベルト。
上記基層が、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアセタール、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドから選ばれた１種又は２種以上の混合樹脂を主材とて形成されたものである請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電性エンドレスベルト。
中間転写ベルト方式のカラー画像形成装置で、中間転写ベルトとして用いられるものである請求項１〜６のいずれか１項に記載の導電性エンドレスベルト。