JP6808478B2 - 画像形成装置用転写ベルトおよび画像形成装置用転写ベルトの製造方法 - Google Patents
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Description
そこで、光学センサーの制御能力や光学センサー精度(トナー付着量の検知制御)が低下するといった問題について、表面層に特定の材料を選定して表面光沢度を向上させることで解決したものが提案(特許文献1、特許文献2)されている。
(1)電離放射線硬化型アクリル系化合物と黒色の油溶性染料とを含有した表面層を有する転写ベルトであり、前記黒色の油溶性染料が前記表面層を形成する組成物100重量部に対して10重量部から40重量部であることを特徴とする画像形成装置用転写ベルト;
(2)前記油溶性染料が、アゾ系染料もしくはアントラキノン系染料であることを特徴とする(1)記載の画像形成装置用転写ベルト;
(3)前記電離放射線硬化型アクリル系化合物が、ウレタンアクリレートオリゴマーを含有することを特徴とする(1)乃至(2)のいずれか記載の画像形成装置用転写ベルト;
(4)前記ウレタンアクリレートオリゴマーが、下記条件を満足する化合物であることを特徴とする(3)記載の画像形成装置用転写ベルト;
(a)分子量:4,000以上
(b)(メタ)アクリル基1個当たりの分子量:850〜15,000
但し、(メタ)アクリル基1個当たりの分子量=分子量/分子中の(メタ)アクリル基の個数
(5)前記表面層が、さらにシリコーン系撥水剤を含有することを特徴とする(1)乃至(4)のいずれか記載の画像形成装置用転写ベルト;
(6)画像形成装置用転写ベルトが基材層、表面層の構成を有するものであって、前記基材層の引張弾性率が700MPa以上であることを特徴とする(1)乃至(5)のいずれか記載の画像形成装置用転写ベルト;
(7)画像形成装置用転写ベルトが基材層、弾性層、表面層の構成を有するものであって、前記弾性層がショアA硬度80以下の熱可塑性エラストマーからなることを特徴とする(1)乃至(6)のいずれか記載の画像形成装置用転写ベルト;
(8)画像形成装置用転写ベルト原反の表面に電離放射線硬化型アクリル系化合物と油溶性染料と溶剤を含有した塗工剤を塗布し、乾燥後、電離放射線を照射して硬化させることにより表面層を形成することを特徴とする画像形成装置用転写ベルトの製造方法;
を要旨とするものである。
さらに、本発明の画像形成装置用転写ベルトは、耐屈曲性に優れているので、長期間の使用が可能であり、また大量に印刷しても表面に割れやクラックが発生しないという特徴を有している。特に、表面の粗い紙などに対して良好な転写性を付与し、また画像の中抜けを防止する目的で、転写ベルト中に弾性層を設けた場合や小径ロールに張架した場合であっても表面に割れやクラックが発生しないという優れた耐屈曲性を有している。
また、本発明の画像形成装置用転写ベルトはアクリル系塗工剤を使用するので、プリンター等の画像形成装置に要求される滑り性、撥水性、トナーの離型性などの機能も容易に付与することができる。したがって、画像のカラー化や高画質化、高速化、紙対応性などが求められるカラープリンター用途として好適に用いることができる。
本発明の画像形成装置用転写ベルトは、電離放射線硬化型アクリル系化合物と、油溶性染料を含有した表面層を形成しており、表面層に油溶性染料を含有することにより、光学センサーからの光を反射しても干渉縞が発生せず、その結果反射光の強度のばらつきが小さくなることが分かった。
特に、割れやクラックが発生しない耐屈曲性を有する転写ベルトを提供するためには、表面層の厚みを薄く形成する必要があり、表面層の厚みを薄くすると、少しの厚みムラが存在すると、光学センサーからの光を転写ベルト表面で反射した光が干渉し、その結果転写ベルトからの反射光の強度のばらつきが大きくなる。つまり、耐屈曲性を有するベルトを得ようとすると、転写ベルトからの反射光の強度のばらつきが大きくなる傾向がある。そこで、表面層に油溶性染料を配合することにより、表面層の厚みが薄くとも転写ベルトからの反射光が干渉せず、その結果反射光の強度のばらつきが小さい画像形成装置用転写ベルトを得ることができた。
市販されている黒色油溶性染料の具体例としては、OIL BLACK 860(オリエント化学工業(株)製)、VALIFAST BLACK 1821(オリエント化学工業(株))、Oleosol Fast Black RL(田岡化学工業(株))等が挙げられる。
多官能(メタ)アクリルモノマーとしては、ペンタエリスリトールトリおよびテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、PO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタおよびヘキサ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸EO変性ジおよびトリ(メタ)アクリレート、ブタンジオール(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレートなどが挙げられ、特にジペンタエリスリトールペンタおよびヘキサ(メタ)アクリレートを含むことが好ましい。なお、硬化収縮や粘度調整のため、複数のアクリルモノマーを用いることも可能である。
撥水剤は必要に応じて適宜選択できるが、シリコーン系撥水剤やフッ素系撥水剤が好ましく使用できる。シリコーン系撥水剤としては、分子量500以上のシロキサン結合を有する化合物が好適に用いられる。具体的には、両末端に水酸基を有するジメチルポリシロキサン、末端にアルキル基を有するアルキルポリシロキサン、アルコキシ変性ジメチルポリシロキサン、およびフルオロアルキル変性ジメチルシリコーン等が挙げられる。さらには、末端に(メタ)アクリル基を有するジメチルポリシロキサンは、重合性アクリル化合物が硬化する際、化学結合を介して架橋構造中へ組み込まれるため、長期に渡ってその効果を持続することができるので好ましい。
本発明の画像形成装置用転写ベルトは、基材層、あるいは基材層と弾性層とからなる積層体の表面に、上述した電離放射線硬化型アクリル系塗工剤を塗布、硬化させてなる表面層を有するものであり、一般に、基材層/表面層あるいは基材層/弾性層/表面層という構成を有するものである。
基材層に用いられる材料としては特に制限はないが、例えば、フッ素系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリイミド系樹脂などを挙げることができ、これらを単独で、または2種以上の材料をブレンドして用いても良く、更には、多層にして用いてもよい。なお、引張り弾性率を上げるために、平板状フィラー、ウィスカー等の補強材を添加することもできる。また、基材層の厚みは、上記性能を満たすように50〜300μmが好ましく、75〜200μmがより好ましい。
弾性層はショアA硬度が80以下である材料で形成されているのが好ましい。弾性層に用いることができる材料としては、熱可塑性エラストマー、ゴムなど上記性能を満たせば、必要に応じて適宜選択することができる。
熱可塑性エラストマーとしては、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、ポリスチレン系エラストマー、ジエン系エラストマー、ポリ塩化ビニル系エラストマー、熱可塑性樹脂とゴムとの混合物等が例示できる。これらの熱可塑性エラストマーは単独でも、必要に応じて2種以上を混合使用してもよい。
本発明の画像形成装置用転写ベルトは体積抵抗率が105〜1013Ω・cmであることが好ましく、特には107〜1012Ω・cmであることが好ましい。転写ベルトの体積抵抗率を上記の範囲に制御するために、本発明の目的を妨げない範囲で基材層及び/又は弾性層に導電性材料を配合することができる。導電性材料には電子伝導性材料とイオン伝導性材料があり、電子伝導性材料としては、例えば、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブなどのカーボン系材料、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレンなどの導電性高分子、導電性無機粒子が挙げられる。
以下に、本発明の画像形成装置用転写ベルトの製造方法を説明する。
まず、画像形成装置用転写ベルトの基材層、あるいは基材層と弾性層からなる積層体は、例えば、押出成形法、遠心成形法、ディッピング法などで製造することができる。押出し法について具体的に説明すると、環状ダイを装着した押出し機を用い、基材層用の樹脂組成物をチューブ状に押出した後、得られたチューブを所定長さにカットすることにより画像形成装置用転写ベルトの原反を得ることができる。また、基材層と弾性層からなる画像形成装置用転写ベルトの場合は、2台以上の押出し機に多層の環状ダイを装着し、基材層を形成する樹脂組成物と弾性層を形成する樹脂組成物とを、基材層を最内層としてチューブ状に共押出しし、得られたチューブを所定長さにカットすることにより画像形成装置用転写ベルト用原反を得ることができる。
次いで、得られた上記画像形成装置用転写ベルト用原反の表面に、上述した電離放射線硬化型アクリル系塗工剤をロールコート、バーコート、ディップコート、スプレーコート等、好ましくはロールコート、スプレーコートにより塗布し、溶剤を含有する場合は乾燥後、電離放射線を照射して硬化させることによって表面層を形成する。
ポリフッ化ビニリデン100重量部(引張弾性率が1,400MPaのもの)に対して、ポリエチレンオキサイド共重合体5重量部、過塩素酸リチウム0.5重量部を混合し、二軸混練機で混練、ペレット化し、基材用樹脂組成物を得た。
シリンダー径50mmの押出機の先端に環状ダイを装着した装置を用い、基材層用樹脂組成物を押出してチューブ状に成形後、長さ400mmにカットし、基材層の厚さ100μm、周長850mm、幅400mmを有する画像形成装置用転写ベルト用原反を得た。ここで、体積抵抗率は、株式会社ダイヤインスツルメンツ製ハイレスタUPを用い、URSプローブにて、印加電圧500V、印加時間10秒の条件で測定した。測定環境は温度23℃、相対湿度50%であった。
(1) 光沢度
光沢度は、(株)堀場製作所製光沢度計グロスチェッカIG−320を使用し、入射角60°、受光角60°に設定したときの測定値である。円周方向に等間隔で6分割した領域内で任意の6点の平均値を使用した。
(2) 光学センサーからの光に対する反射光の強度のばらつき(干渉縞)
光学センサーからの光に対する反射光の強度のばらつきを、転写ベルトの干渉縞で評価した。
干渉縞の発生について、以下の基準で示した。
◎・・・干渉縞の発生なし
○・・・ベルトの端部周辺のみ干渉縞が発生
×・・・ベルトの面積の約半分以上に干渉縞が発生もしくはベルト全面に干渉縞が発生
(3)耐折性
転写ベルトを表面層面へ90°屈曲させ、しわ・割れの発生度合いを以下の基準で示した。
○・・・しわ、割れなし
△・・・屈曲時のみしわが発生
×・・・屈曲時にしわが発生し、屈曲時以外でも一度しわが入るとしわが残る
××・・・割れが発生
電離放射線硬化型アクリル系化合物として、分子量70,000、(メタ)アクリル基1個当たりの分子量(以下、(メタ)アクリル当量という)1,380のウレタンアクリレートオリゴマー(根上工業製)を97重量部、光重合開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン2.85重量部、シリコーン系撥水剤0.15重量部、アゾ染料(オリエント化学工業製OIL BLACK 860)10重量部に溶剤であるメチルイソブチルケトンを1000重量部加え均一に溶解して、表面層用の電離放射線硬化型アクリル系塗工剤を調製した。
得られた塗工剤をディッピング法にて製造例1の画像形成装置用転写ベルト用原反の表面に塗布し、乾燥後、紫外線を3,000mJ/cm2照射して厚さ1.0μmの表面層を形成した。次いで、幅350mmにカットして画像形成装置用転写ベルトを得た。得られた転写ベルトの評価結果を表1に示す。
電離放射線硬化型アクリル系化合物として、分子量70,000、(メタ)アクリル当量という)1,380のウレタンアクリレートオリゴマー(根上工業製)を97重量部、光重合開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン2.85重量部、シリコーン系撥水剤0.15重量部、アゾ染料(オリエント化学工業製OIL BLACK 860)20重量部に溶剤であるメチルイソブチルケトンを1000重量部加え均一に溶解して、表面層用の電離放射線硬化型アクリル系塗工剤を調製した。
得られた塗工剤をディッピング法にて製造例1の画像形成装置用転写ベルト用原反の表面に塗布し、乾燥後、紫外線を3,000mJ/cm2照射して厚さ1.0μmの表面層を形成した。次いで、幅350mmにカットして画像形成装置用転写ベルトを得た。得られた転写ベルトの評価結果を表1に示す。
電離放射線硬化型アクリル系化合物として、分子量70,000、(メタ)アクリル当量1,380のウレタンアクリレートオリゴマー(根上工業製)を97重量部、光重合開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン2.85重量部、シリコーン系撥水剤0.15重量部、アゾ染料(オリエント化学工業製OIL BLACK 860)30重量部に溶剤であるメチルイソブチルケトンを1000重量部加え均一に溶解して、表面層用の電離放射線硬化型アクリル系塗工剤を調製した。
得られた塗工剤をディッピング法にて製造例1の画像形成装置用転写ベルト用原反の表面に塗布し、乾燥後、紫外線を3,000mJ/cm2照射して厚さ1.0μmの表面層を形成した。次いで、幅350mmにカットして画像形成装置用転写ベルトを得た。得られた転写ベルトの評価結果を表1に示す。
電離放射線硬化型アクリル系化合物として、分子量70,000、(メタ)アクリル当量1,380のウレタンアクリレートオリゴマー(根上工業製)を97重量部、光重合開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン2.85重量部、シリコーン系撥水剤0.15重量部、アゾ染料(オリエント化学工業製OIL BLACK 860)40重量部に溶剤であるメチルイソブチルケトンを1000重量部加え均一に溶解して、表面層用の電離放射線硬化型アクリル系塗工剤を調製した。
得られた塗工剤をディッピング法にて製造例1の画像形成装置用転写ベルト用原反の表面に塗布し、乾燥後、紫外線を3,000mJ/cm2照射して厚さ1.0μmの表面層を形成した。次いで、幅350mmにカットして画像形成装置用転写ベルトを得た。得られた転写ベルトの評価結果を表1に示す。
電離放射線硬化型アクリル系化合物として、分子量70,000、(メタ)アクリル当量1,380のウレタンアクリレートオリゴマー(根上工業製)を97重量部、光重合開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン2.55重量部、シリコーン系撥水剤0.45重量部、アゾ染料(オリエント化学工業製OIL BLACK 860)20重量部に溶剤であるメチルイソブチルケトンを1000重量部加え均一に溶解して、表面層用の電離放射線硬化型アクリル系塗工剤を調製した。
得られた塗工剤をディッピング法にて製造例1の画像形成装置用転写ベルト用原反の表面に塗布し、乾燥後、紫外線を3,000mJ/cm2照射して厚さ1.0μmの表面層を形成した。次いで、幅350mmにカットして画像形成装置用転写ベルトを得た。得られた転写ベルトの評価結果を表1に示す。
電離放射線硬化型アクリル系化合物として、分子量70,000、(メタ)アクリル当量1,380のウレタンアクリレートオリゴマー(根上工業製)を97重量部、光重合開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン2.85重量部、シリコーン系撥水剤0.15重量部に溶剤であるメチルイソブチルケトンを1000重量部加え均一に溶解して、表面層用の電離放射線硬化型アクリル系塗工剤を調製した。
得られた塗工剤をディッピング法にて製造例1の画像形成装置用転写ベルト用原反の表面に塗布し、乾燥後、紫外線を3,000mJ/cm2照射して厚さ1.0μmの表面層を形成した。次いで、幅350mmにカットして画像形成装置用転写ベルトを得た。得られた転写ベルトの評価結果を表1に示す。
電離放射線硬化型アクリル系化合物として、分子量70,000、(メタ)アクリル当量1,380のウレタンアクリレートオリゴマー(根上工業製)を97重量部、光重合開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン2.85重量部、シリコーン系撥水剤0.15重量部、フッ素系レベリング剤1重量部に溶剤であるメチルイソブチルケトンを1000重量部加え均一に溶解して、表面層用の電離放射線硬化型アクリル系塗工剤を調製した。
得られた塗工剤をディッピング法にて製造例1の画像形成装置用転写ベルト用原反の表面に塗布し、乾燥後、紫外線を3,000mJ/cm2照射して厚さ1.0μmの表面層を形成した。次いで、幅350mmにカットして画像形成装置用転写ベルトを得た。得られた転写ベルトの評価結果を表1に示す。
電離放射線硬化型アクリル系化合物として、分子量70,000、(メタ)アクリル当量1,380のウレタンアクリレートオリゴマー(根上工業製)を97重量部、光重合開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン2.85重量部、シリコーン系撥水剤0.15重量部、フッ素系レベリング剤10重量部に溶剤であるメチルイソブチルケトンを1000重量部加え均一に溶解して、表面層用の電離放射線硬化型アクリル系塗工剤を調製した。
得られた塗工剤をディッピング法にて製造例1の画像形成装置用転写ベルト用原反の表面に塗布し、乾燥後、紫外線を3,000mJ/cm2照射して厚さ1.0μmの表面層を形成した。次いで、幅350mmにカットして画像形成装置用転写ベルトを得た。得られた転写ベルトの評価結果を表1に示す。
電離放射線硬化型アクリル系化合物として、分子量70,000、(メタ)アクリル当量1,380のウレタンアクリレートオリゴマー(根上工業製)を97重量部、光重合開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン2.85重量部、シリコーン系撥水剤0.15重量部、顔料(カーボンブラック)5重量部に溶剤であるメチルイソブチルケトンを1000重量部加え均一に溶解して、表面層用の電離放射線硬化型アクリル系塗工剤を調製した。
得られた塗工剤をディッピング法にて製造例1の画像形成装置用転写ベルト用原反の表面に塗布し、乾燥後、紫外線を3,000mJ/cm2照射して厚さ1.0μmの表面層を形成した。次いで、幅350mmにカットして画像形成装置用転写ベルトを得た。得られた転写ベルトの評価結果を表1に示す。
電離放射線硬化型アクリル系化合物として、分子量70,000、(メタ)アクリル当量1,380のウレタンアクリレートオリゴマー(根上工業製)を97重量部、光重合開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン2.85重量部、シリコーン系撥水剤0.15重量部、顔料(カーボンブラック)10重量部に溶剤であるメチルイソブチルケトンを1000重量部加え均一に溶解して、表面層用の電離放射線硬化型アクリル系塗工剤を調製した。
得られた塗工剤をディッピング法にて製造例1の画像形成装置用転写ベルト用原反の表面に塗布し、乾燥後、紫外線を3,000mJ/cm2照射して厚さ1.0μmの表面層を形成した。次いで、幅350mmにカットして画像形成装置用転写ベルトを得た。得られた転写ベルトの評価結果を表1に示す。
電離放射線硬化型アクリル系化合物として、分子量70,000、(メタ)アクリル当量1,380のウレタンアクリレートオリゴマー(根上工業製)を97重量部、光重合開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン2.85重量部、シリコーン系撥水剤0.15重量部、顔料(カーボンブラック)20重量部に溶剤であるメチルイソブチルケトンを1000重量部加え均一に溶解して、表面層用の電離放射線硬化型アクリル系塗工剤を調製した。
得られた塗工剤をディッピング法にて製造例1の画像形成装置用転写ベルト用原反の表面に塗布し、乾燥後、紫外線を3,000mJ/cm2照射して厚さ1.0μmの表面層を形成した。次いで、幅350mmにカットして画像形成装置用転写ベルトを得た。得られた転写ベルトの評価結果を表1に示す。
電離放射線硬化型アクリル系化合物として、分子量70,000、(メタ)アクリル当量1,380のウレタンアクリレートオリゴマー(根上工業製)を97重量部、光重合開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン2.55重量部、シリコーン系撥水剤0.45重量部、ニグロシン染料(中央合成化学製、品名:CCA)20重量部に溶剤であるメチルイソブチルケトンを1000重量部加え均一に溶解して、表面層用の電離放射線硬化型アクリル系塗工剤を調製したが、溶解せず塗布液として使用できなかった。
それに対し、比較例1は染料を含有していない表面層を形成した画像形成装置用転写ベルトは、耐折性が良好なものの、光沢度が低く、干渉縞が発生したため、光学センサーを使用する画像形成装置用転写ベルトとして不適であった。比較例2、3は、表面層の厚みムラを改善する目的でレベリング剤を含有した表面層を形成した画像形成装置用転写ベルトは、耐折性が良好なものの、光沢度がやや低く、干渉縞も一部発生したため、光学センターを使用する画像形成装置用転写ベルトとして不適であった。さらに、比較例4、5は表面層を黒くするため黒色顔料を配合して表面層を形成した画像形成装置用転写ベルトであり、顔料の配合量を増加させると干渉縞の発生は少なくなるが、光沢度が減少する傾向にあり、顔料を配合して表面層を形成した画像形成装置用転写ベルトでは、光学センサーを使用する画像形成装置用転写ベルトとしては充分ではなかった。比較例6は表面層に黒色顔料を配合した表面層を形成した画像形成装置用転写ベルトであり、光沢度が大幅に低い(光沢度:43.70%)ため、光学センサーを使用する画像形成装置用転写ベルトとしては充分ではなかった。
なお、顔料は染料と違い、表面層中に粒子として存在するため、表面層から突出した部分については表面が凹凸形状となることで、光沢度が格段に低下する。一方、染料であれば、溶剤に溶解するため、表面形状は染料を含有する前と変わらないが、光沢度が低下することはなく光沢度が向上することが分かった。
Claims (7)
- 電離放射線硬化型アクリル系化合物と黒色の油溶性染料とを含有した表面層を有する転
写ベルトであり、
前記黒色の油溶性染料が前記表面層を形成する組成物100重量部に対して10重量部
から40重量部であることを特徴とする画像形成装置用転写ベルト。 - 前記油溶性染料が、アゾ系染料もしくはアントラキノン系染料であることを特徴とする
請求項1記載の画像形成装置用転写ベルト。 - 前記電離放射線硬化型アクリル系化合物が、ウレタンアクリレートオリゴマーを含有す
ることを特徴とする請求項1乃至2のいずれか記載の画像形成装置用転写ベルト。 - 前記ウレタンアクリレートオリゴマーが、下記条件を満足する化合物であることを特徴
とする請求項3記載の画像形成装置用転写ベルト。
(a)分子量:4,000以上
(b)(メタ)アクリル基1個当たりの分子量:850〜15,000
但し、(メタ)アクリル基1個当たりの分子量=分子量/分子中の(メタ)アクリル
基の個数 - 前記表面層が、さらにシリコーン系撥水剤を含有することを特徴とする請求項1乃至4
のいずれか記載の画像形成装置用転写ベルト。 - 画像形成装置用転写ベルトが基材層、表面層の構成を有するものであって、前記基材層
の引張弾性率が700MPa以上であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか記載の
画像形成装置用転写ベルト。 - 画像形成装置用転写ベルトが基材層、弾性層、表面層の構成を有するものであって、前
記弾性層がショアA硬度80以下の熱可塑性エラストマーからなることを特徴とする請求
項1乃至6のいずれか記載の画像形成装置用転写ベルト。
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