JP2006047609A - 画像形成装置用転写ベルト - Google Patents

Abstract

【課題】 ベース層、中間層及び表層を有する多層の画像形成装置用転写ベルトであって、大きな表面抵抗率、優れた離トナー性、優れた非汚染性などを有する画像形成装置用転写ベルトを提供すること。
【解決手段】 ベース層上に、エラストマー、特にウレタン、アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレンゴム、シリコンゴム、ポリアミド、またはこれらの２種以上を有する中間層と、フッ素含有ポリマーにより形成される表層を有することを特徴とする画像形成装置用転写ベルト。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置、特にカラー複写機、カラーレーザープリンターなどのカラー画像形成装置において、感光ドラム上のトナー像を転写材（紙）に転写するために用いられる画像形成装置用転写ベルトに関するものである。

カラー複写機、カラーレーザープリンターなどのカラー画像形成装置における画像の転写方式として、感光ドラム上に形成されたトナー像を、画像形成装置用転写ベルトを用いて転写材（紙）に転写する方式が、標準的になりつつある。

図７は、この方式の１つである中間転写方式の概略を示す説明図である。図７に示す通り、トナー１と現像ローラ２により、感光ドラム３上に、トナー像が形成される。この方式は、４連タンデム方式であるため、４色のトナーとそれぞれに対応する現像ローラ、感光ドラムが、設けられている。感光ドラム３上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ４と、感光ドラム３と、画像形成装置用転写ベルト５とにより、画像形成装置用転写ベルト５に転写される。形成されたカラー画像は、二次転写ローラ６と、画像形成装置用転写ベルト５と、転写材（紙）７とにより、転写材（紙）７に転写され、定着ローラ（図示されていない。）により定着される。多重転写方式の場合も、基本的な原理は、同様である。

これらの方式で用いられる画像形成装置用転写ベルトについては、ベルトの周方向の大きな抵抗率（表面抵抗率）、および表面抵抗率よりは小さい厚み方向の抵抗率（体積抵抗値）を有し、かつこれらの抵抗率がベルト面上の位置、使用環境、電圧などにより変動しないこと、ベルトの周方向の引張弾性率が高いこと、表面が平滑でかつ接触角が大きくトナーがベルトから転写材（紙）に転写されやすいこと（優れた離トナー性）、感光ドラムやトナーなどを化学的に汚染しないこと（優れた非汚染性）、難燃性であること、などの特性が望まれている。

単層の画像形成装置用転写ベルトにより、これらの多数の特性を満たすことは困難であるので、多層からなる画像形成装置用転写ベルトが提案されており、例えば、特開２００２−２８７５３１号公報には、低抵抗値の熱可塑性エラストマーのベース層と、高抵抗値の熱可塑性エラストマーの表層とを有し、前記ベース層と前記表層とが加熱成形により形成されていることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトが開示されている。

しかし、大きな表面抵抗率、優れた離トナー性、優れた非汚染性など画像形成装置用転写ベルトに望まれる諸特性を十分満足する画像形成装置用転写ベルトは得られていなかった。
特開２００２−２８７５３１号公報（請求項１）

本発明は、ベース層、中間層及び表層を有する多層の画像形成装置用転写ベルトであって、大きな表面抵抗率、優れた離トナー性、優れた非汚染性などを有する画像形成装置用転写ベルトを提供することをその課題とする。

本発明者は、鋭意検討の結果、表層をフッ素含有ポリマーにより形成することにより、この課題が達成されることを見出し、本発明を完成した。

本発明の請求項１は、
ベース層上に、
エラストマーを有する中間層と、
フッ素含有ポリマーにより形成される表層
を有することを特徴とする画像形成装置用転写ベルトを提供するものである。

中間層は厚み方向の柔軟性を付与する役割を果たし、中間層のエラストマーとしては、ウレタン、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレンゴム（ＥＰ）、シリコンゴム（ＳＲ）、ポリアミド、またはこれらの２種以上のエラストマーを用いることが特に好ましい。

本発明の請求項２は、この好ましい態様に該当し、上記の画像形成装置用転写ベルトであって、エラストマーが、ウレタン、アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレンゴム、シリコンゴム、ポリアミド、またはこれらの２種以上のエラストマーであることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトを提供するものである。

表層を形成するフッ素含有ポリマーとしては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキビニルエーテル（ＰＦＡ）が、接触角が高く（大きく）、トナー等の付着物をきれいに剥がせることができるため好ましい。

本発明の請求項３は、この好ましい態様に該当し、上記の画像形成装置用転写ベルトであって、フッ素含有ポリマーが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、またはテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキビニルエーテル（ＰＦＡ）であることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトを提供するものである。

表層を形成するフッ素含有ポリマーとしては、ビニリデンフロライド、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、テトラフルオロプロピレン、ヘキサフルオロプロピレンなどの単量体の重合体、共重合体も例示される。中でも、ビニリデンフロライドを含む単量体の重合体、すなわちビニリデンフロライドの単独重合体（ポリビニリデンフロライド）やビニリデンフロライドを含む２種以上の単量体の共重合体が、好ましく例示される。

本発明の請求項４は、この好ましい態様に該当し、上記の画像形成装置用転写ベルトであって、フッ素含有ポリマーが、ビニリデンフロライドを含む単量体の重合体であることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトを提供するものである。

ビニリデンフロライドを含む単量体の重合体の中でも、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）が、接触角が高いので好ましい。
また、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）は、フッ素含有ポリマーの中では、比較的融点が低く、ウレタン（分解温度約１７０℃）などの中間層を劣化させない温度（約１６０℃）で、アニール（焼付け）を行うことができる場合が多く、その結果、離トナー性を向上させることができるという利点も有する。

本発明の請求項５は、この好ましい態様に該当し、上記の画像形成装置用転写ベルトであって、フッ素含有ポリマーが、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）であることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトを提供するものである。

また、ビニリデンフロライドを含む単量体の重合体の中でも、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンおよびビニリデンフロライドの共重合体（ＴＨＶ）が、接触角が特に高く、ブリードが非常に少なく、非汚染性も特に優れており、特に好ましい。

また、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）同様に、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンおよびビニリデンフロライドの共重合体（ＴＨＶ）は、フッ素含有ポリマーの中では、比較的融点が低く、ウレタン（分解温度約１７０℃）などの中間層を劣化させない温度（約１６０℃）で、アニール（焼付け）を行うことができる場合が多く、その結果、離トナー性を向上させることができるという利点も有する。

本発明の請求項６は、この好ましい態様に該当し、上記の画像形成装置用転写ベルトであって、フッ素含有ポリマーが、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンおよびビニリデンフロライドの共重合体（ＴＨＶ）であることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトを提供するものである。

フッ素含有ポリマーとして、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンおよびビニリデンフロライド共重合体（ＴＨＶ）、または、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）を用い、中間層がウレタンにより形成されている場合、表層は、好ましくは、ＴＨＶまたはＰＶＤＦの溶液を、中間層上にスプレーコートして簡易に形成される。

本発明の請求項７は、この好ましい態様に該当し、上記の画像形成装置用転写ベルトであって、フッ素含有ポリマーが、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンおよびビニリデンフロライドの共重合体（ＴＨＶ）、またはポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）であり、中間層が、ウレタンであり、表層が、ＴＨＶまたはＰＶＤＦの溶液を該中間層上にスプレーコートして形成されるものであることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトを提供するものである。

本発明の画像形成装置用転写ベルトのベース層は、高弾性率の材質から形成され、画像形成装置用転写ベルトに高い引張弾性率を与えるものである。また、画像形成装置用転写ベルトの体積抵抗値もベース層の材質により制御することができる。

ベース層を形成する高弾性率の材質としては、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）が、好ましく例示される。

本発明の請求項８は、この好ましい態様に該当し、上記の画像形成装置用転写ベルトであって、ベース層が、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、またはポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）により形成されていることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトを提供するものである。

ＰＩ、ＰＡＩ、ＰＶＤＦなどにより形成されるベース層には、カーボンブラック（アセチレンブラック）などの導電材を添加して、体積抵抗値を制御することができる。

本発明は、ベース層、中間層、表層のみからなる画像形成装置用転写ベルトに限られず、求められる特性に応じて、さらに第２の中間層など、他の層をさらに設けた画像形成装置用転写ベルトも含まれる。

このような場合においても、表層の厚みは、好ましくは、１〜１５μｍの範囲である。この範囲であれば、十分な耐摩耗性と柔軟性を両立させることができる。

本発明の画像形成装置用転写ベルトには、転写と定着を同時に行なう画像形成装置用転写定着ベルトも含まれ、特に効率化の面からこのような画像形成装置用転写ベルトに、本発明を適用することは好ましいことである。

本発明の請求項９は、この好ましい態様に該当し、上記の画像形成装置用転写ベルトであって、画像形成装置用転写ベルトが、画像形成装置用転写定着ベルトであることを特徴とする画像形成装置用転写ベルトを提供するものである。

なお、本発明の転写ベルトは、画像形成装置用であり、感光ドラムなどに形成されたトナー像を、紙などの転写材に転写する機能を有するものである。ここで、画像形成装置としては、電子写真方式を用いた複写機、レーザープリンターなどが挙げられるが、これらに限定されず、トナー像を形成し、これを転写材に転写することにより転写材上に画像を形成する機能を有する装置全てを含む。

本発明の画像形成装置用転写ベルトは、ベース層、エラストマーの中間層およびフッ素含有ポリマーにより形成される表層を有する多層の画像形成装置用転写ベルトであって、該表層により、大きな表面抵抗率、優れた離トナー性、優れた非汚染性が得られ、また中間層により、厚み方向の柔軟性が得られる。

特に近年、画像形成装置のカラー化、高画質化に対応できるトナーの開発が活発に進められており、これらの中には、離型性、耐汚染性が不十分なものが多く、従来のポリイミド、ポリアミドイミドなどの単層の画像形成装置用転写ベルトや、ウレタンやシリコン等をスプレーコートした多層の画像形成装置用転写ベルトでは、これらに十分対応することができなかった。しかし、本発明により、これらに十分対応することができる画像形成装置用転写ベルトが得られるようになった。

特に、フッ素含有ポリマーとして、ＰＴＦＥ、ＰＦＡなどの特定のものを用いた場合は、表面抵抗率、離トナー性、非汚染性が特に優れる。

また、フッ素含有ポリマーとして、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）やテトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンおよびビニリデンフロライドの共重合体（ＴＨＶ）などの特定のものを用いた場合は、表面抵抗率、離トナー性、非汚染性などが優れるとともに、画像形成装置用転写ベルトの性質をより向上させるための加工を容易にするなどの利点も得られる。

また、ベース層にポリアミド、ポリアミドイミドまたはポリビニリデンフロライドを用いることにより、周方向の高い引張強度を有する画像形成装置用転写ベルトを得ることができる。

図１は、本発明の画像形成装置用転写ベルトの一例を示す断面図である。

図１の画像形成装置用転写ベルトは、表層９およびベース層１１、および表層９およびベース層１１の間に中間層１２を有する。

表層９は、ＰＴＦＥにより形成されている。
本発明の表層としては、高い接触角を有し、高い平滑性を有するものが好ましいが、図１の表層９の接触角、平滑性も、この範囲内であり、その結果、優れた離トナー性が得られる。

本発明のベース層は、弾性率１〜１０ＧＰａの範囲内のポリイミドにより形成されていることが好ましい。ベース層の厚みとしては、３０〜１００μｍの範囲が好ましく、特に４０〜８０μｍの範囲が好ましい。

図１のベース層１１の厚みも、この範囲内であり、その結果、画像形成装置用転写ベルトの周方向の高い引張弾性率を、画像形成装置用転写ベルトに付与することができる。

画像形成装置用転写ベルトの体積抵抗値は、ベース層の導電性の制御により、制御することができる。またベース層の導電性の制御は、カーボンブラックなどの導電材を添加するなどの方法により行うことができる。

図１の中間層１２は、水性ウレタンにより形成されている。本発明の中間層の厚みとしては、５０〜３００μｍの範囲が好ましく、特に１００〜２５０μｍの範囲が好ましい。

図１の中間層１２の厚みも、この範囲内であり、その結果、厚み方向の適度な柔軟性を画像形成装置用転写ベルトに付与することができる。

ベース層および中間層の体積抵抗値の好ましい範囲は、画像形成装置用転写ベルトの使用形態により変動する。通常、画像形成装置用転写ベルト全体の体積抵抗値として、１０^８〜１０^１４Ω・ｃｍの範囲が好ましい。

図１の画像形成装置用転写ベルトもこの範囲内の体積抵抗値を有する。

画像形成装置用転写ベルト全体の体積抵抗値は、ベース層および中間層の体積抵抗値の和である。従って、一方を他方よりかなり大きくし、他方の体積抵抗値の画像形成装置用転写ベルト全体の体積抵抗値への影響を小さくすることにより、一方の体積抵抗値のみの制御で、画像形成装置用転写ベルト全体の体積抵抗値を制御することも可能である。

以下に実施例を示すが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施例に対して種々の変更を加えることが可能である。

ドラム状の金型を回転させながら、その外側にポリイミドワニスを塗布し、その後、金型を加熱してイミド化反応を行い、金型の周囲を覆う厚み６０μｍのポリイミド層（ベース層）を形成した。次に、水性ウレタンに増粘剤を加え１０Ｐａ・ｓ程度の粘度とし、さらに脱泡を行った後、該ポリイミド層の上にディップにより塗布した。塗布後、常温にて水分を乾燥させ、さらに１６０℃でアニールを行い、厚み２００μｍのウレタン層（中間層）を、ポリイミド層上に形成した。

次に、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンおよびビニリデンフロライドの共重合体の溶液を、前記のウレタン層上に、乾燥、アニール後の厚みが、５μｍになるような条件で、スプレーコートした。その後、乾燥および１６０℃でのアニールを行い、本発明の転写ベルトを得た。

先ず、図２に示す通り、内面を鏡面加工した熱膨張係数１．７６×１０^７／℃の鋼鉄製の外筒８の内面に、ＰＴＦＥのディスパージョン溶液を、ディップ法により塗布し、３８０℃で焼成し、表層９を設けた。

さらに、ＴＨＶを酢酸ブチルに溶融し、表層９上にディップ法により製膜して、乾燥させ、バインダー層１４を設けた。さらに、バインダー層１４を、３５０℃で加熱し、ＰＴＦＥとＴＨＶの融点を越えさせて、両者を密着させた。

次に、図３に示す通り、ドラム状金型１０表面に、カーボン導電処理を行い、体積抵抗値を調整したポリイミドを製膜し、３８０℃で焼成し、ベース層１１を設けた。

さらに、ベース層１１上に、水性ウレタンを塗布し、乾燥させて中間層１２を設けた。

次に、ドラム状金型１０表面に設けられたベース層１１と中間層１２の複合体を、ドラム状金型１０から剥がし、円筒状に形成された複合体を、図４に示す通り、ＭＣナイロン製の熱膨張係数８．０×１０^７／℃の中子１３外周に嵌め込んだ。

次に、図５に示す通り、ベース層１１と中間層１２の複合体が嵌め込まれた中子１３を、バインダー層１４と表層９の複合層が内面に設けられた外筒８に挿入し、真空中で１５０℃に加熱した。この加熱により、外筒８と中子１３の熱膨張係数には差があるため、熱膨張した中子１３が、外筒８の内面を押圧し、ベース層１１と中間層１２の複合層と、バインダー層１４と表層９の複合層との図６に示される４層構造の複合体が得られた。

次に、中子１３、外筒８を冷却し、これらから４層構造の複合体を分離し、画像形成装置用転写ベルトを得た。

得られた画像形成装置用転写ベルトは、厚み６０μｍのベース層（ポリイミド）上に、厚み２００μｍの中間層（ウレタン）と、厚み１μｍのバインダー層（ＴＨＶ）と、厚み５μｍの表層（ＰＴＦＥ）を有する画像形成装置用転写ベルトであり、表面抵抗率、離トナー性、非汚染性共に優れた画像形成装置用転写ベルトを得ることができた。

なお、前記実施例においては、中子１３により外筒８の内面を押圧し、ベース層１１と中間層１２の複合層と、バインダー層１４と表層９の複合層との複合体を得る方法として、中子１３と外筒８の熱膨張係数の差を利用したが、このような方法以外の例えば空気圧を利用したり、瞬時の爆発力を利用する方法によってもよい。

本発明の画像形成装置用転写ベルトの一例を示す断面図である。 本発明の画像形成装置用転写ベルトの製造方法の一例を示す図である。 本発明の画像形成装置用転写ベルトの製造方法の一例を示す図である。 本発明の画像形成装置用転写ベルトの製造方法の一例を示す図である。 本発明の画像形成装置用転写ベルトの製造方法の一例を示す図である。 本発明の画像形成装置用転写ベルトの一例を示す断面図である。 画像形成装置用転写ベルトが用いられる画像転写方式の概略を示す説明図である。

符号の説明

１ トナー
２ 現像ローラ
３ 感光ドラム
４ 一次転写ローラ
５ 画像形成装置用転写ベルト
６ 二次転写ローラ
７ 転写材
８ 外筒
９ 表層
１０ ドラム状金型
１１ ベース層
１２ 中間層
１３ 中子
１４ バインダー層

Claims (9)

1. ベース層上に、
   エラストマーを有する中間層と、
   フッ素含有ポリマーにより形成される表層
   を有することを特徴とする画像形成装置用転写ベルト。
2. エラストマーが、ウレタン、アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレンゴム、シリコンゴム、ポリアミド、またはこれらの２種以上のエラストマーであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置用転写ベルト。
3. フッ素含有ポリマーが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、またはテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキビニルエーテル（ＰＦＡ）であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置用転写ベルト。
4. フッ素含有ポリマーが、ビニリデンフロライドを含む単量体の重合体であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置用転写ベルト。
5. フッ素含有ポリマーが、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置用転写ベルト。
6. フッ素含有ポリマーが、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンおよびビニリデンフロライドの共重合体（ＴＨＶ）であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置用転写ベルト。
7. フッ素含有ポリマーが、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンおよびビニリデンフロライドの共重合体（ＴＨＶ）、またはポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）であり、中間層が、ウレタンであり、表層が、ＴＨＶまたはＰＶＤＦの溶液を該中間層上にスプレーコートして形成されるものであることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置用転写ベルト。
8. ベース層が、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、またはポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）により形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の画像形成装置用転写ベルト。
9. 画像形成装置用転写ベルトが、画像形成装置用転写定着ベルトであることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の画像形成装置用転写ベルト。
   

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