JP7058989B2 - 中間転写ベルトの製造方法 - Google Patents
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Description
また、本発明の第2の態様は、像担持体から一次転写されたトナー像を記録媒体に二次転写するために表面に担持して搬送する中間転写ベルトの製造方法において、基層を成形する第1の成形工程と、前記基層より前記表面の近くに積層するように弾性層を成形する第2の成形工程と、前記弾性層まで積層された積層体の複数の部分の厚さを測定する測定工程と、前記弾性層より前記表面の近くに積層するように上層を成形する第3の成形工程と、を有し、前記第3の成形工程は、前記測定工程で測定された厚さが第3の厚さである第1の部分に対応する前記上層の厚さを、第1の厚さとし、前記測定工程で測定された厚さが前記第3の厚さよりも大きい第4の厚さである第2の部分に対応する前記上層の厚さを、前記第1の厚さよりも小さい第2の厚さとするように行うことを特徴とする中間転写ベルトの製造方法である。
<画像形成用部材>
(層構成)
本実施形態では、本発明の画像形成用部材は、電子写真方式の画像形成装置において用いられる、中間転写体としての中間転写ベルト(弾性中間転写ベルト)に適用される。
基層は、ロール状あるいはベルト状のシームレスタイプの円筒型のものである。基層の材料としては、耐熱性、機械的強度に優れる材料ならば特に制限はない。ロール状のものであれば、基層の材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、銅、ニッケルなどの金属、ステンレス、真鍮などの合金、アルミナ、炭化珪素などのセラミックスなどが挙げられる。ベルト状のものであれば、基層の材料としては、これら材料の他に、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイドなどの樹脂材料が挙げられる。
弾性層は、記録媒体の表面形状に追従するために、適度な弾性率を有することが重要である。弾性層の材料としては、適度な弾性率を有していれば特に制限はない。弾性層の材料としては、天然ゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、クロロスルホン化ゴム、アクリレートゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。このうち、低温から高温まで特性を発揮できる観点から、及び耐オゾン性に優れることから、シリコーンゴムが特に好ましい。
本発明の画像形成用部材は、弾性層と表面層との間に中間層が設けられていてよい。中間層は、弾性層の弾性率と表面層の弾性率との中間程度の弾性率を有していることが好ましい。これにより、弾性層が変形した際に、中間層が変形することで、表面層が割れることなどを抑制することができる。中間層の材料としては、弾性層の弾性率と表面層の弾性率との間の弾性率を有していれば特に制限はない。中間層の材料としては、フッ素樹脂、含フッ素ウレタン樹脂、フッ素ゴム、シロキサン変性ポリイミドなどが挙げられる。このうち、弾性層の弾性機能を損なわない観点から、含フッ素ウレタン樹脂が特に好ましい。
画像形成用部材の体積抵抗率を調整するために厚さを変化させる層は、電気抵抗の分かっている(すなわち、後述するように電気抵抗に関する情報が取得される)層より外側の(すなわち、表面に近い)層であれば、中間層でも表面層でもよい。ただし、制御できる厚さが十分に大きい層であることが好ましい。
本発明の画像形成用部材は、その表面を形成する表面層が設けられていてよい。表面層は、その表面に担持されたトナーをそこから紙に転写し、またトナーをそこから離型するための層であり、低付着性を有することが重要である。表面層の材料としては、十分な低付着性を有していれば特に制限はない。表面層の材料としては、フッ素樹脂、含フッ素ウレタン樹脂、フッ素ゴム、シロキサン変性ポリイミドなどが挙げられる。このうち、弾性層の弾性機能を損なわない観点から、含フッ素ウレタン樹脂が好ましい。
画像形成用部材を、例えば中間転写体として用いる場合、画像形成用部材の電気抵抗の好適な範囲は、次のとおりである。体積抵抗率は、1.0×106Ω・cm以上、1.0×1014Ω・cm以下であることが好ましく、1.0×108Ω・cm以上、1.0×1013Ω・cm以下であることがより好ましい。また、表面(トナーを担持する面)側から測定した表面抵抗率は、1.0×106Ω/□以上、1.0×1014Ω/□以下であることが好ましく、1.0×109Ω/□以上、1.0×1013Ω/□以下であることがより好ましい。電子写真用部材の電気抵抗を上記のような半導電領域の範囲内に設定することによって、該電子写真用部材を中間転写体として用いた場合に、トナー像の一次転写及び二次転写を安定して行うことができる。
次に、本発明の画像形成用部材を中間転写ベルトとして用いた画像形成装置の例について説明する。図2は、本例の画像形成装置100の概略断面図である。本例の画像形成装置100は、電子写真方式を用いてフルカラー画像の形成が可能な、中間転写方式を採用したタンデム型のカラーレーザープリンタである。
(層構造の評価)
中間転写ベルトの層構造の評価は、走査型電子顕微鏡(商品名:S-4800、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて行った。評価方法としては、中間転写ベルトの裏面から試料をカミソリの刃で切り、相分離構造を有する固体膜の断面を出現させ、断面において観察を行った。
周長1147mmの円筒状のベルトの周方向において、20mm間隔で58点の体積抵抗率を測定した際の平均値をベルトの体積抵抗率と定義する。また、ベルトの体積抵抗率のバラつきは、ベルトの周方向における58点で測定した体積抵抗率のうちの最大値と最小値とから、次式「最大値÷最小値」で算出される値として定義する。
以下、本実施形態に従う、より具体的な実施例について説明する。各実施例において、混合分散液の材料は、溶剤により希釈・分散されているものがあるが、各材料の使用量(質量部)は、特に示さない限り不揮発分に関する量であって、溶剤(揮発分)が除かれた量を意味する。なお、本実施例では、中間転写ベルトの周長は1147mm、幅は420mmである。
下記の材料を、2軸混練機((株)池貝製 PCM30)を用いて混練し、ペレット体を得た。
・ポリエーテルエーテルケトン(ビクトレックス社製 VICTREX(登録商標)PEEK450G)
・アセチレンブラック(デンカ(株)製 デンカブラック(登録商標)粒状品)
ポリエーテルエーテルケトンが80質量%、アセチレンブラックが20質量%となるよう、重量フィーダを用いてそれぞれを2軸混練機に投入した。2軸混練機のシリンダ設定温度は、材料投入部を320℃とし、シリンダ下流及びダイは360℃とした。2軸混練機のスクリュー回転数は300rpmとし、材料供給量は8kg/hとした。
導電剤としてシロキサン変性イオン液体を用いた。付加硬化型液状シリコーンゴム(TSE3450 A/B、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)100質量部に対し、上記ポリシロキサン変性イオン液体を0.2質量部の割合で添加し、遊星撹拌脱泡装置(HM-500、キーエンス社製)で撹拌・脱泡して液状シリコーンゴム混合液を得た。続いて、上記基材(基層(結晶性熱可塑性樹脂ベルト))を円筒形の中子に取り付け、更に中子と同軸上にゴム吐出用のリングノズルを取り付けた。送液ポンプを用いて上記液状シリコーンゴム混合液をリングノズルに供給し、スリットから吐出することで、上記基材上に混合液を塗布した。この際、硬化後のシリコーンゴム層が280μmの厚さになるように、リングノズルの基材に対する相対移動速度、及び送液ポンプ吐出量を調整した。
二次焼成後のベルト(基層に弾性層が積層されたベルト)の体積抵抗率の測定を、次のようにして行った。上述のように、塗工装置の正面になる位置を基準位置とし、ベルトの周方向において20mmピッチで58点の体積抵抗率を測定した。ベルトの周方向の各点においては、ベルトの幅方向の中央及び中央から両端部方向に115mm(中央±115mm)の3点で体積抵抗率を測定した。なお、測定点数は上記の条件に限定されるものではなく、任意に設定することが可能である。
本実施例において中間層の材料に使用した水性ウレタンゴム液は、弾性層上に塗布された場合に、その厚さに比例して体積抵抗率が大きくなる電気抵抗特性を示す。
中間層は、基材(二次焼成後のベルト)を円筒形の中子に取り付け、中子を回転させながら基材の表面にスプレー塗工を行うことで成形した。中子の回転軸にはエンコーダーが設けられており、1周期を正確に測ることができる。中子を回転駆動するモーターとしてはステッピングモーターが使用され、回転速度を任意に変化させることができる。
・ガン距離:100mm
・パターン:60mm
・トラバース速度:12mm/s
・回転数:60rpm
霧化量はエア流量で制御し、塗工液の吐出量はニードルの絞りを制御して管理した。そして、本実施例では、一定の吐出量に設定した上で、中子の回転速度を二次焼成後のベルトの抵抗ムラの位置に応じて制御した。これにより、中間層の厚さを8μmから12μmの間で制御し、抵抗ムラを制御した。
本実施例では、上述のように二次焼成後のベルトの体積抵抗率を測定し、二次焼成後のベルトの幅方向の中央及び中央±115mm×1周期分の体積抵抗率データを3次元マップ化する。本実施例では、この3次元マップ化を行う際に、スムージングのために体積抵抗率データの3点移動平均を行った。
Ave抵抗-各X、Y座標位置の抵抗=ΔLogρv
本実施例では、上述のように、二次焼成後のベルトの体積抵抗率の測定結果に基づいて、図6、図7を参照して説明した演算処理を行い、中間層の厚さの基準(本実施例では10μm)に対する中間層の厚さの狙いの変化量(塗工量)を求める。概略、二次焼成後のベルトの体積抵抗率が狙いの体積抵抗率よりも高い位置については、中間層の厚さを薄くして体積抵抗率を下げるようにする。一方、二次焼成後のベルトの体積抵抗率が狙いの体積抵抗率よりも低い位置については、中間層の厚さを厚くして体積抵抗率を上げるようにする。換言すれば、概略、二次焼成後のベルトの厚さ(弾性層の厚さ)が狙いの厚さよりも厚い位置については、中間層の厚さを薄くして体積抵抗率を下げるようにする。一方、二次焼成後のベルトの厚さ(弾性層の厚さ)が狙いの厚さよりも薄い位置については、中間層の厚さを厚くして体積抵抗率を上げるようにする。
ΔMaxLogρv=MaxLogρv-MinLogρv
ポリウレタンディスパージョンにポリテトラフルオロエチレンが分散された含フッ素ポリウレタン樹脂液(商品名:Emralon T-861、ヘンケルジャパン社製)を用意した。基材(基層、弾性層及び中間層が積層されたベルト)を中子に嵌め合わせ、200rpmで回転させながら、スプレーガン(商品名:W-101、アネスト岩田社製)を用いて上記ウレタン樹脂液(塗工液)を塗布した。塗布時の塗工液の吐出量は、表面層の乾燥後の厚さが3μmとなるように設定した。塗布後、130℃の加熱炉に入れ、30分間放置した。加熱炉から取出し、冷却後、弾性中間転写ベルトを得た。
本実施例は、中間層の厚さの調整方法が実施例1と異なる。
中間層は、基材(二次焼成後のベルト)を円筒形の中子に取り付け、中子を回転させながら基材の表面にスプレー塗工を行うことで成形した。中子の回転軸にはエンコーダーが設けられており、1周期を正確に測ることができる。
・ガン距離:100mm
・パターン:60mm
・トラバース速度:12mm/s
・回転数:60rpm
霧化量はエア流量計で制御し、塗工液の吐出量はニードルの絞りを制御して管理した。そして、本実施例では、一定の中子の回転速度に設定した上で、ニードルの絞りによる塗工液の吐出量を二次焼成後のベルトの抵抗ムラの位置に応じて制御した。これにより、中間層の厚さを8μmから12μmの間で制御し、抵抗ムラを制御した。
次に、本発明の他の実施形態について説明する。なお、中間転写ベルトの基本的な構成、製造方法、測定方法は、第1の実施形態と同様である。
11 基層
12 弾性層
13 中間層
14 表面層
100 画像形成装置
Claims (3)
- 像担持体から一次転写されたトナー像を記録媒体に二次転写するために表面に担持して搬送する中間転写ベルトの製造方法において、
基層を成形する第1の成形工程と、
前記基層より前記表面の近くに積層するように弾性層を成形する第2の成形工程と、
前記弾性層まで積層された積層体の複数の部分の体積抵抗率を測定する測定工程と、
前記弾性層より前記表面の近くに積層するように上層を成形する第3の成形工程と、
を有し、
前記第3の成形工程は、前記測定工程で測定された体積抵抗率が第1の体積抵抗率である第1の部分に対応する前記上層の厚さを、第1の厚さとし、前記測定工程で測定された体積抵抗率が前記第1の体積抵抗率よりも高い第2の体積抵抗率である第2の部分に対応する前記上層の厚さを、前記第1の厚さよりも小さい第2の厚さとするように行うことを特徴とする中間転写ベルトの製造方法。 - 像担持体から一次転写されたトナー像を記録媒体に二次転写するために表面に担持して搬送する中間転写ベルトの製造方法において、
基層を成形する第1の成形工程と、
前記基層より前記表面の近くに積層するように弾性層を成形する第2の成形工程と、
前記弾性層まで積層された積層体の複数の部分の厚さを測定する測定工程と、
前記弾性層より前記表面の近くに積層するように上層を成形する第3の成形工程と、
を有し、
前記第3の成形工程は、前記測定工程で測定された厚さが第3の厚さである第1の部分に対応する前記上層の厚さを、第1の厚さとし、前記測定工程で測定された厚さが前記第3の厚さよりも大きい第4の厚さである第2の部分に対応する前記上層の厚さを、前記第1の厚さよりも小さい第2の厚さとするように行うことを特徴とする中間転写ベルトの製造方法。 - 前記第3の成形工程は、スプレー塗工により行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の中間転写ベルトの製造方法。
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