JP6131790B2 - 無端管状ベルト - Google Patents
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Description
表面層は、直接トナーを乗せ、トナーを紙へ転写、離型するための層であるため、表面精度に優れていることが求められる。また転写プロセスでは、静電気でトナーの移動を行うので、表面層の材料は帯電しやすく放電しやすい性質が求められている。
本実施形態の中間転写ベルトにおける弾性層は、熱可塑性エラストマー(TPE)を主成分とする材料、加硫ゴムを主成分とする材料、あるいは高分子材料の発泡体により形成されうる。
本実施形態の中間転写ベルトにおける基材層の主成分は、例えば、ポリイミド(以下PI)、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド(以下PPS)、これらの混合物等が例示される。中でも、基材層の樹脂材料がポリイミド又はポリアミドイミドが主成分であると、回転時の強度の観点からして好ましく、基材層の樹脂材料が導電剤を含むポリイミド又はポリアミドイミドが主成分であるとより好ましい。
以下では、本発明の好ましい実施形態である中間転写ベルトの製造方法の好ましい実施形態について説明する。
10〜90分程度である。自己支持性のある膜が形成されたところで金属製円筒25ごと高温処理の可能な加熱炉に移し、段階的に昇温し、最終的に130〜180℃程度で、10〜90分、加熱処理(加硫)する。弾性層を作製した後十分に冷却してから、引き続き、弾性層上に表面層を積層する。
(ii)弾性層の膜厚が、150〜350μm、
(iii)弾性層中の導電剤の平均粒径が、20〜150μm、
(iv)弾性層中の導電剤の含有量が、5〜35質量%、
表面層の膜厚が厚くなると、表面層の表面粗さが小さくなる方向に向かう。弾性層の膜厚が厚くなると、弾性層の表面粗さが小さくなる方向に向かう。弾性層中の導電剤の平均粒径が大きくなると、弾性層の表面粗さが大きくなる方向に向かう。弾性層中の導電剤の含有量が増えると、弾性層の表面粗さが大きくなる方向に向かう。当業者であれば、このような因子を適宜制御することによって所望の範囲のRz(表)/Rz(弾)に設定することができる。このように本出願においては、所望の範囲のRz(表)/Rz(弾)に設定するための方法も提供されている。なお、(iv)については、実施例に記載のマスターバッチ溶液基準で考えると、好ましくは5〜35質量%、より好ましくは10〜30質量%、さらに好ましくは15〜25質量%となる。なおマスターバッチ溶液とは、金属製円筒へと噴霧するための前駆体溶液であり、硬化剤を添加する前の溶液を言う。
(C)+(B)+(A)、
(B)+(C)+(B)+(A)、
(C)+(B)+(C)+(B)+(A)、
(B)+(C)+(B)+(C)+(B)+(A)、
(C)+(B)+(C)+(B)+(C)+(B)+(A)、
(B)+(C)+(B)+(C)+(B)+(C)+(B)+(A)、
(C)+(B)+(C)+(B)+(C)+(B)+(C)+(B)+(A)、
のような構造であってもよいし、上記以外の構造であってもよい。
本発明の中間転写ベルトは、電子写真方式の複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成方法、画像形成装置に好適に用いられる。
本発明に用いられる転写材としては、トナー画像を保持する支持体で、通常画像支持体、転写材或いは転写紙といわれるものである。好ましくは薄紙から厚紙までの普通紙、アート紙やコート紙等の塗工された印刷用紙、市販されている和紙やはがき用紙、OHP用のプラスチックフィルム、布等の各種転写材を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
[基材層の作製]
(塗工液の調製)
ポリイミド前駆体を主成分とするポリイミドワニス(U−ワニスA:宇部興産社製)に、ビーズミルにてN−メチル−2−ピロリドン中に分散させたカーボンブラック(Special Black4:エボニックデグザ社製)の分散液を、カーボンブラック含有率がポリアミック酸固形分の18重量%になるように撹拌混合して基材用塗工液を調製した。なお、層として作製された基材層には約10gのカーボンブラックが含まれ、これは、基材層の18質量%に相当する。
外径300mm、長さ550mmの外面をブラスト処理にて粗面化した金属製円筒を金型として用い、この金型を50rpmで回転させながら、上記基材用塗工液を金型外面に均一流延するようにディスペンサーにて塗布した。所定量を塗布した後、一次乾燥として50rpmで回転させながら遠赤外線乾燥装置により110℃まで徐々に昇温して60分乾燥した。更に二次乾燥として、回転せずに加熱炉(焼成炉)へ導入し、段階的に350℃まで昇温して60分加熱処理(焼成)し、乾燥後の膜厚(Dry膜厚)70μmの基材層を金型上に形成した。
(塗工液の調製)
トルエン1250gにポリウレタンエラストマー(ウレハイパーRUP、DIC社製)を1000g溶解させた溶液に粒径28nmの酸性カーボン(pH3.5)176gを加え、ボールミルにて均一分散を行い、固形分濃度48質量%、該固形分中のカーボンブラック(CB)濃度は15質量%のマスターバッチ溶液を作製した。このマスターバッチ200gに脂肪族ジアミン系硬化剤CLH−5(DIC社製)を5g添加し撹拌を行った。
金型上に形成した基材層上に、金型を50rpmで回転させながら、上記弾性層用塗工液を基材層外面に均一流延するようにディスペンサーにて塗布した。所定量を塗布した後、一次乾燥として50rpmで回転させながら遠赤外線乾燥装置により60℃まで徐々に昇温して60分乾燥した。更に二次乾燥として、回転せずに熱風乾燥炉へ導入し、段階的に170℃まで昇温して60分加熱処理し、乾燥後の膜厚200μmの弾性層を基材層上に形成した。なお、乾燥後の膜厚200μmの弾性層には20gの導電剤が含まれ、これは、弾性層の15質量%に相当する。
(塗工液の調製)
反応性金属酸化物(アルミナ)100体積部と、UV硬化型モノマー(UV−300B(日本合成社製))100体積部と、フッ素樹脂/シロキサングラフト型樹脂ZX−212(不揮発分47%、富士化成工業社製)50体積部とを溶媒(メチルエチルケトン)5000体積部と混合し、横型循環分散機(ディスパーマット:英弘精機)にて、φ0.5mmのジルコニアビーズを充填率80%となるように仕込み、1000rpmで分散を行った。なお、「フッ素樹脂/シロキサングラフト型樹脂」は、表面層の中で相溶している形態である。分散液に、光重合開始剤(イルガキュアー379:BASFジャパン)13体積部を混合し、表面層塗工液を調製した。なお、当該ビーズは、分散用ビーズとして使用したため、分散終了後は、ビーズと分散液を分離させた。
金型上に形成した基材層/弾性層上に、金型を20rpmで回転させながら、上記表面層塗工液を弾性層外面にスプレー塗工した。所定量を塗布した後、乾燥として20rpmで回転させながら遠赤外線乾燥装置により60℃まで徐々に昇温して10分乾燥した。その後、金型を20rpmで回転させながら5分UV照射を行い、乾燥後の膜厚5μmの表面層を弾性層上に形成した。(製造方法:パターンA)
「UV硬化条件」
・光源の種類:高圧水銀ランプ(H04−L41:アイグラフィックス社製)
・照射口から表面層の距離:100mm
・照射光量:1J/cm2
・照射時間:5分
<実施例2>
弾性層の作製において、弾性層の乾燥後の膜厚を250μmとした以外は、実施例1と同様の方法で中間転写ベルトを作製した。なお、弾性層には15質量%の導電剤が含まれていた。
弾性層の作製において、弾性層の乾燥後の膜厚を300μmとした以外は、実施例1と同様の方法で中間転写ベルトを作製した。なお、弾性層には15質量%の導電剤が含まれていた。
粒径28nmの酸性カーボン(pH3.5)を、粒径70nmの酸性カーボン(pH3.5)に変更した以外は、実施例2と同様の方法で中間転写ベルトを作製した。なお、弾性層には15質量%の導電剤が含まれていた。
粒径28nmの酸性カーボン(pH3.5)を、粒径120nmの酸性カーボン(pH3.5)に変更した以外は、実施例2と同様の方法で中間転写ベルトを作製した。なお、弾性層には15質量%の導電剤が含まれていた。
キシレン1250gにポリウレタンエラストマー(ウレハイパーRUP、DIC社製)を1000g溶解させた溶液に粒径70nmの酸性カーボン(pH3.5)111gを加え、ボールミルにて均一分散を行い、固形分濃度47質量%、該固形分中のカーボンブラック(CB)濃度は10質量%のマスターバッチ溶液を作製し、このマスターバッチ200gに脂肪族ジアミン系硬化剤CLH−5(DIC社製)を5g添加し撹拌を行って弾性層の塗工液の調製した以外は、実施例2と同様の方法で中間転写ベルトを作製した。なお、弾性層には10質量%の導電剤が含まれていた。
キシレン1250gにポリウレタンエラストマー(ウレハイパーRUP、DIC社製)を1000g溶解させた溶液に粒径70nmの酸性カーボン(pH3.5)250gを加え、ボールミルにて均一分散を行い、固形分濃度50質量%、該固形分中のカーボンブラック(CB)濃度は20質量%のマスターバッチ溶液を作製した。このマスターバッチ200gに脂肪族ジアミン系硬化剤CLH−5(DIC社製)を5g添加し撹拌を行って弾性層の塗工液の調製した以外は、実施例2と同様の方法で中間転写ベルトを作製した。なお、弾性層には20質量%の導電剤が含まれていた。
表面層の作製において、表面層の乾燥後の膜厚を2μmとした以外は、実施例4と同様の方法で中間転写ベルトを作製した。なお、弾性層には15質量%の導電剤が含まれていた。
表面層の作製において、表面層の乾燥後の膜厚を10μmとした以外は、実施例4と同様の方法で中間転写ベルトを作製した。なお、弾性層には15質量%の導電剤が含まれていた。
シクロヘキサン1250gにイソブチレン−イソプレン共重合体のブチルゴム(DIC社製)を1000g溶解させた溶液に粒径120nmの酸性カーボン(pH3.5)250gを加え、ボールミルにて均一分散を行い、固形分濃度50質量%、該固形分中のカーボンブラック(CB)濃度は20質量%のマスターバッチ溶液を作製した。このマスターバッチ200gに脂肪族ジアミン系硬化剤CLH−5(DIC社製)を5g添加し撹拌を行って弾性層の塗工液の調製した以外は、実施例2と同様の方法で中間転写ベルトを作製した。なお、弾性層には20質量%の導電剤が含まれていた。
トルエン1250gにクロロプレンゴム(電気化学社製)を1000g溶解させた溶液に粒径70nmの酸性カーボン(pH3.5)110gを加え、ボールミルにて均一分散を行い、固形分濃度47質量%、該固形分中のカーボンブラック(CB)濃度は9.9質量%のマスターバッチ溶液を作製した。このマスターバッチ200gに脂肪族ジアミン系硬化剤CLH−5(DIC社製)を5g添加し撹拌を行って弾性層の塗工液の調製した以外は、実施例2と同様の方法で中間転写ベルトを作製した。なお、弾性層には9.9質量%の導電剤が含まれていた。
弾性層および表面層の製造を、特開2012−159737号公報に記載の方法(製造方法:パターンB)と同様の方法で行った以外は、実施例4と同様の方法で中間転写ベルトを作製した。
表面層の製造において、金型上に形成した基材層/弾性層上に、浸漬塗布方法(製造方法:パターンC)で、調整した表面層塗工液をDry膜厚が5μmになる様に塗布膜を形成した。その後、乾燥として20rpmで回転させながら遠赤外線乾燥装置により60℃まで徐々に昇温して10分乾燥後、金型を20rpmで回転させながら30分UV照射を行った以外は、実施例4と同様の方法で中間転写ベルトを作製した。
表面層の作製において、表面層の乾燥後の膜厚を1μmとした以外は、実施例4と同様の方法で中間転写ベルトを作製した。
表面層の作製において、表面層の乾燥後の膜厚を12μmとした以外は、実施例4と同様の方法で中間転写ベルトを作製した。
トルエン1250gにクロロプレンゴム(電気化学社製)を1000g溶解させた溶液に粒径70nmの酸性カーボン(pH3.5)250gを加え、ボールミルにて均一分散を行い、固形分濃度50質量%、該固形分中のカーボンブラック(CB)濃度は20質量%のマスターバッチ溶液を作製した。このマスターバッチ200gに脂肪族ジアミン系硬化剤CLH−5(DIC社製)を5g添加し撹拌を行って弾性層の塗工液の調製をした以外は、比較例3と同様の方法で中間転写ベルトを作製した。
表面層の乾燥後の膜厚を12μmとした以外は、比較例5と同様の方法で中間転写ベルトを作製した。
測定機器として瞬間マルチ測光システム MCPD−3700(大塚電子社製)を用いて、Rz(表)を測定した。測定の原理は以下である。すなわち、図6に示されるように、対象サンプル上方から入射した光は膜の表面で反射し(R1)、更に膜を透過した光が弾性層や膜界面で反射する(R2)。この際の光路差により位相のずれによって起こる光干渉現象を測定し、得られた反射スペクトルと屈折率から膜厚(d)を演算する。解析手法はピークバレイ法を用いた。
弾性層の膜厚の測定は、測定機としてフィッシャー・インストルメンツ社製のフィッシャースコープを用いて行った。
粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さLだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から、最も高い山頂から5番目までの山頂の標高(Yp)の絶対値の平均値と、最も低い谷底から5番目までの谷底の標高(Yv)の絶対値の平均値との和により求めた。表面層の表面粗さは、弾性層の表面粗さを測定した場所と全く同じところで計測した。
測定機:東京精密(株)製のサーフコム1400D
測定条件:カットオフ0.08mm、測定長8mm、測定速度0.15mm/s
なお、弾性層の表面粗さ測定は表面層を形成する前に行っている。また、表面層の表面粗さは弾性層に積層させた状態の表面層を測定したもので、測定位置は前述した様に弾性層の表面粗さを測定した位置と同一の場所を測定している。
表面抵抗は、測定機として三菱化学(株)製のハイレスタ−UPを用いて測定した。この際、測定プローブとしてはUR−SSを用いた。
表面比抵抗ばらつきは、作製したベルトを10点測定し、そのMAX−MINより算出した。結果を表1に示す。
「飛び散り」については、「○」は「抑制され良好」を示し、「△」は「部分的にあり」を示し、「×」は「全面にあり」を示す。なお、「飛び散り」とは転写すべきではない部分にトナーが飛んでしまっている状態を示す。各実施例、比較例の結果を表1に示す。
A 表面層、
B 弾性層、
C 基材層、
22 塗工手段、
23 霧状の塗工液
24 塗膜
25 金属製円筒、
26 矢印26
27 矢印27
28 塗工装置、
d 原稿、
P 転写材、
6 2次転写手段、
8 クリーニング手段、
10 カラー画像形成装置、
10Y、10M、10C、10K 画像形成部、
11Y、11M、11C、11K ドラム状の感光体
12 画像形成装置の本体、
13 自動原稿送り装置
13Y、13M、13C、13K 露光手段、
14 原稿画像読み取り装置、
14Y、14M、14C、14K 現像装置
15 給紙手段、
15Y、15M、15C、15K 1次転写ローラ、
16Y、16M、16C、16K クリーニング手段、
17 中間転写体ユニット、
117 2次転写ローラ、
122A、122B、122C、122D 中間ローラ、
123 レジストローラ、
124 定着手段、
125 排紙ローラ、
126 排紙トレイ、
141Y、141M、141C、141K トナー補給手段、
151 給紙カセット、
171、172、173、174 中間転写ベルト搬送用ローラ。
Claims (7)
- 画像形成装置用の積層型の無端管状ベルトであって、
(A)最上層に位置する表面層と、
(B)前記表面層に接する弾性層と、
(C)最下層に位置する基材層と、
を含み、
前記表面層の表面粗さRz(表)と、前記弾性層における前記表面層に接する側の表面粗さRz(弾)が以下:
-
- Rz(弾)が、0.3〜7.0μmであることを特徴とする、請求項1または2に記載の無端管状ベルト。
- 前記基材層、前記弾性層、前記表面層がこの順で積層されてなる三層構造であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の無端管状ベルト。
- 弾性層に、導電剤が含まれることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の無端管状ベルト。
- (i)前記表面層の膜厚が、0.5〜15μmであり、
(ii)前記弾性層の膜厚が、150〜350μmであり、
(iii)前記導電剤の平均粒径が、20〜150nmであり、
(iv)前記導電剤の含有量が、5〜35質量%である、
ことを特徴とする、請求項5に記載の無端管状ベルト。 - 中間転写ベルトとして使用することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の無端管状ベルト。
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