JP6371496B2 - 画像形成装置用中間転写ベルト - Google Patents
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Description
(a)樹脂製の基材層
(b)ゴム弾性樹脂を含む弾性層、ならびに
(c)フッ素樹脂と、粉体抵抗率が2.5〜40000Ω・mの導電剤とを含む表面層。
項2.前記導電剤の粉体抵抗率が2.5〜20000Ω・mである、項1に記載の画像形成装置用中間転写ベルト。
項3.前記導電剤が、カーボンブラック又は導電性酸化亜鉛である、項1又は2に記載の画像形成装置用中間転写ベルト。
項4.表面層において、フッ素樹脂100重量部に対して前記導電剤を10〜60重量部含有する、項1〜3のいずれかに記載の画像形成装置用中間転写ベルト。
項5.静電クリーニング装置を備えた画像形成装置において使用される、項1〜4のいずれかに記載の画像形成装置用中間転写ベルト。
本発明の画像形成装置用中間転写ベルトは、下記(a)〜(c)の少なくとも3層を有することを特徴とする:
(a)樹脂製の基材層
(b)ゴム弾性樹脂を含む弾性層、ならびに
(c)フッ素樹脂と、粉体抵抗率が2.5〜40000Ω・mの導電剤とを含む表面層。
本明細書において、本発明の画像形成装置用中間転写ベルトを単に「本発明の中間転写ベルト」と略記することがある。以下、各層の構成について詳述する。
本発明の中間転写ベルトにおいて基材層は、駆動時にかかる応力によるベルトの変形を回避するため、引張、圧縮等の外力に対する耐久性に優れた材料で構成される。基材層は、後述する樹脂を含む基材層形成用組成物によって形成される。
本発明の中間転写ベルトにおける弾性層は、主に、紙等の記録媒体に対する追従性向上の目的で設けられる。弾性層は、ゴム弾性樹脂(液状)を含む弾性層形成用組成物によって形成される。ここで、「ゴム弾性」とは、ゴム状態の高分子物質に観測される大きな弾性変形挙動を指す。
本発明の中間転写ベルトにおける表面層は、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。本発明において表面層は、フッ素樹脂と粉体抵抗率が2.5〜40000Ω・mの導電剤とを含む表面層形成用組成物によって形成される。
本発明の画像形成装置用中間転写ベルトは、上記構成を採用することによって、表面層の導電性を制御し、静電クリーニング方式の画像形成装置に適した表面特性を付与することができる。また、本発明の中間転写ベルトは、表面層を構成する主な樹脂成分としてフッ素系の樹脂を使用しているため、フッ素樹脂の非粘着特性によりトナーの離型性に優れている。特に、本発明の中間転写ベルトは、静電クリーニング装置を備えた画像形成装置用として好適である。
以上の構成を有する画像形成装置用中間転写ベルトの製造方法は、上記(a)〜(c)層が順に積層された中間転写ベルトが得られる限り特に限定されないが、例えば下記工程を含む方法が挙げられる。
(1)基材層形成用組成物を遠心成型して基材層を製膜する工程、
(2)表面層形成用組成物を遠心成型して表面層を製膜する工程、
(3)上記(2)で得られた表面層の内面に、弾性層形成用組成物を遠心成型することによって弾性層を製膜して2層膜とする工程、及び
(4)上記(1)で得られた基材層の外面と、上記(3)で得られた2層膜の弾性層の内面とを重ね合わせて、加熱処理する工程。
基材層は、基材層形成用組成物を遠心成型して製膜することにより得られる。遠心成型は、円筒状金型等を用いて行うことができる。このとき、得られる表面層の厚みを前記「(a)基材層」に記載される厚みの範囲となるように基材層形成用組成物の使用量を調整する。
G(m/s2)=r・ω2=r・(2・π・n)2 (I)
ここで、rは円筒金型の半径(m)、ωは角速度(rad/s)、nは1秒間での回転数(60秒間の回転数がrpm)を示す。前記式(I)より、円筒状金型の回転条件を適宜設定することができる。
表面層は、表面層形成用組成物を遠心成型して製膜することにより得られる。遠心成型は、円筒状金型等を用いて行うことができる。このとき、得られる表面層の厚みを前記「(c)表面層」に記載される厚みの範囲となるように表面層形成用組成物の使用量を調整する。
上記工程(2)で得られた表面層の内面に、弾性層成形用組成物を遠心成型して得られる弾性層を製膜して2層膜とする。
上記工程(1)で得られた基材層の外面と、上記(3)で得られた2層膜(表面層と弾性層)の弾性層の内面とを重ね合わせて加熱処理することにより3層化される。
上記工程(1)及び(2)に従って別々に製膜した表面層と基材層とを、該表面層の内面と該基材層の外面とが接触するように重ね合わせて、両層の間に弾性層形成用組成物を注入する。このとき、弾性層の厚みが前記「(b)弾性層」の範囲となるように弾性層形成用組成物の注入量を調整すればよい。また、弾性層の均一化のため、基材層内面の片側端部からもう片側端部へしごきを行うことが好ましい。得られた積層体を加熱処理することにより、中間転写ベルトを得ることができる。なお、両層の重ね合わせ後は、両層の間が密閉状態となるようにすることが好ましい。
表面抵抗率(Ω/□)は、三菱化学(株)製の抵抗測定器「ハイレスタIP・HRブロ−ブ」を用いて測定した。幅方向の長さ360mmにカットした表面層のみのシートをサンプルとし、該サンプルの幅方向に等ピッチで3ヶ所、縦(周)方向に4カ所の合計12ヶ所について、印加電圧100V、10秒後に表面抵抗率を測定し、その平均値を算出した。結果を下表1に示す。表面抵抗率が1×1010以上1×1013未満であれば残存トナーの離型性に優れ、静電クリーニング装置によって残存トナーを除去するクリーニング手段を備えた画像形成装置に使用される中間転写ベルトの表面層として良好な静電クリーニング性能を有している。
体積抵抗率(Ω・cm)は、三菱化学(株)製の抵抗測定器「ハイレスタIP・HRブロ−ブ」を用いて測定した。測定条件として印加電圧は100Vとし、サンプルに電圧を加えてから10秒後の抵抗率の値を読み取った。幅方向に長さ360mmにカットしたベルトの幅方向に等ピッチで3箇所、縦(周)方向に8箇所の合計24箇所についてそれぞれ測定を行い、得られた値の平均値を算出し体積抵抗率とした。
下表1に示される導電剤を含有する表面層(単層)を調製し、表面抵抗率を測定した。調製方法及び表面抵抗率の測定方法は以下の通りである。
製造例1
ビニリデンフロライド(VdF)とヘキサフルオロプロピレン(HFP)の共重合体であるVdF−HFP共重合樹脂(カイナー#2801、アルケマ製:HFP11モル%)100gを、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)900gに溶解させ、固形分濃度10重量%の溶液Aを調製した。導電剤として粉体抵抗率が2.5Ω・mのカーボンブラック(#5450:三菱化学(株)製)を添加し、カーボンブラックが10重量%分散されたDMAc溶液を溶液Bとした。
添加する導電剤として導電性酸化亜鉛(ガリウムドープ酸化亜鉛 Pazet GK−40:ハクスイテック(株)製)を用い、当該導電剤をフッ素樹脂100重量部に対し20重量部添加した以外は、製造例1と同様に表面層を作製した。
添加する導電剤として導電性酸化亜鉛(ガリウムドープ酸化亜鉛 GZO:CIKナノテック(株)製)を用い、当該導電剤をフッ素樹脂100重量部に対し30重量部添加した以外は、製造例1と同様に表面層を作製した。
添加する導電剤として導電性酸化亜鉛(アルミニウムドープ酸化亜鉛Pazet CK:ハクスイテック(株)製)を用い、当該導電剤をフッ素樹脂100重量部に対して30重量部添加した以外は、実施例1と同様に表面層を作製した。
添加する導電剤として粉体抵抗率が1.5Ω・mのカーボンブラック(SB4:デグサジャパン(株)製)を用い、当該導電剤をフッ素樹脂100重量部に対して12重量部添加した以外は、製造例1と同様に表面層を作製した。
添加する導電剤として酸化インジウム錫(ITR:CIKナノテック(株)製)を用い、当該導電剤をフッ素樹脂100重量部に対して20重量部添加した以外は、製造例1と同様に表面層を製膜した。
添加する導電剤として導電性酸化錫(リンドープ酸化錫 SNP:CIKナノテック(株)製)を用い、当該導電剤をフッ素樹脂100重量部に対して60重量部添加した以外は、製造例1と同様に表面層を作製した。
添加する導電剤として導電性酸化亜鉛(アルミニウムドープ酸化亜鉛 AZO:CIKナノテック(株)製)を用い、当該導電剤をフッ素樹脂100重量部に対して60重量部添加した以外は、製造例1と同様に表面層を作製した。
導電剤の添加量と表面抵抗率の関係を評価するため、表面層に対して添加する導電剤の添加部数を変えて表面抵抗率を測定した。フッ素樹脂100重量部に対して、カーボンブラック(#5450、三菱化学(株)製;製造例1で使用したものと同じ)を0〜17重量部;導電性酸化亜鉛(ガリウムドープ)(GZO、CIKナノテック(株)製:製造例3で使用したものと同じ)を15、20、25〜60重量部;酸化インジウム錫(ITR、CIKナノテック(株)製:比較製造例2で使用したものと同じ)を15〜25重量部;導電性酸化錫(リンドープ)(SNP、CIKナノテック(株)製:比較製造例3で使用したものと同じ)を30又は60重量部添加して、試験例1と同様の方法により表面層の単層を調製した。得られた各表面層の表面抵抗率を、試験例1に記載される方法に従って測定した。結果を図1に示す。
導電剤を含有する表面層を有する中間転写ベルト(3層構造)に静電クリーニングを行い、クリーニング性能を評価した。中間転写ベルトの調製方法、静電クリーニング及び評価の方法については以下の通りである。なお、下記実施例1〜4の積層体において、表面層として前記試験例1で調製した製造例1〜4の組成の表面層をそれぞれ使用した。
以下の方法に従って、3層構成の中間転写ベルトを調製した。
(1)基材層の製膜
窒素流通下、N−メチル−2−ピロリドン488gに、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(ODA)47.6gを加え、50℃に保温、撹拌して完全に溶解させた。この溶液に、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)70gを除々に添加し、ポリアミック酸溶液605.6gを得た。このポリアミック酸溶液の数平均分子量は19,000、粘度は43ポイズ、固形分濃度は18.1重量%であった。
前記製造例1に記載される方法に従って、溶液A及び溶液Bを混合し、フッ素樹脂濃度8.7重量%、該フッ素樹脂100重量部に対してカーボンブラック15重量部となる溶液を得た。この溶液をDMAc:酢酸ブチル=1:2の混合溶媒で希釈し、フッ素樹脂2.2重量%、該フッ素樹脂100重量部に対してカーボンブラック15重量部の溶液を調製し、表面層形成用組成物を得た。この溶液112gを回転ドラムを用いて下記条件で製膜した。
キシレン219.58gに真比重1.1g/cm3のブロック型ウレタン用プレポリマー(ウレハイパーRUP1627、DIC(株)製)169.6gを溶解させた。この溶液に脂肪族ジアミン系の硬化剤CLH−5を13.28g(DIC(株)製)添加し撹拌を行い、弾性層形成用組成物を得た。
上記(3)で得られた表面層とゴム弾性層が張り合わされた2層膜においてゴム弾性層の内面にプライマーDY39−067(東レダウコーニング製)を塗布、風乾した後に、ドライラミ接着剤を薄く外面に塗布した基材層を挿入し重ね合わせた。基材層内面から圧着し、加熱(80〜100℃)を行い、張り合わせを完了させた。張り合わせた多層ベルトを金型から剥離して両端部をカットし幅360mmの中間転写ベルト得た。
製造例2と同じ組成の表面層を用い、実施例1と同様に中間転写ベルトを調製した。
製造例3と同じ組成の表面層を用い、実施例1と同様に中間転写ベルトを調製した。
製造例4と同じ組成の表面層を用い、実施例1と同様に中間転写ベルトを調製した。
比較製造例1と同じ組成の表面層を用い、実施例1と同様に中間転写ベルトを調製した。
比較製造例2と同じ組成の表面層を用い、実施例1と同様に中間転写ベルトを調製した。
比較製造例3と同じ組成の表面層を用い、実施例1と同様に中間転写ベルトを調製した。
比較製造例4と同じ組成の表面層を用い、実施例1と同様に中間転写ベルトを調製した。
表面層に導電剤を添加せずに実施例1と同様にベルトを作製した。
実施例1〜4及び比較例1〜5のベルトの各表面層について、静電クリーニングシステム搭載の画像形成用装置を使用して静電クリーニング特性を評価した。評価用ベルトを装置にセットし、シアンのベタ画像を普通紙に10000枚連続印刷した後、ベルト表面に残存したトナーを下記評価基準に基づいて目視により確認した。結果を下表2に示す。
○:ほとんどトナーが確認できないレベル。
×:ベルト表面全体にトナーを確認。
Claims (4)
- 下記(a)〜(c)の少なくとも3層を有し、静電クリーニング装置を備えた画像形成装置において使用される画像形成装置用中間転写ベルト:
(a)樹脂製の基材層
(b)ゴム弾性樹脂を含む弾性層、ならびに
(c)フッ素樹脂と、粉体抵抗率が2.5〜20000Ω・mの導電剤とを含む表面層。 - 前記導電剤の粉体抵抗率が2.5〜15000Ω・mである、請求項1に記載の画像形成装置用中間転写ベルト。
- 前記導電剤が、カーボンブラック又は導電性酸化亜鉛である、請求項1又は2に記載の画像形成装置用中間転写ベルト。
- 表面層において、フッ素樹脂100重量部に対して前記導電剤を10〜60重量部含有する、請求項1〜3のいずれかに記載の画像形成装置用中間転写ベルト。
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