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技術 画像形成装置用無端ベルト及びその製造方法

出願人 コニカミノルタ株式会社
発明者 小賀浩史氏原淳二下田剛士鈴木崇之
出願日 2019年4月15日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-077309
公開日 2020年10月29日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-177051
状態 未査定
技術分野 電子写真における帯電・転写・分離 積層体(2) 電子写真における定着 電子写真一般。全体構成、要素
主要キーワード ディスペンサーノズル 平面台 ポリイミド基材層 充填剤含有率 基材層形成用 エアー流量 輪郭形状測定機 高耐熱樹脂
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年10月29日)のものです。
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図面 (3)

課題

本発明の課題は、表面平滑性が良好で波打ちや反りが発生しにくく、耐久性の優れた画像形成装置用無端ベルトを提供することである。また、その製造方法を提供することである。

解決手段

本発明の画像形成装置用無端は、基材層を有する画像形成装置用無端ベルトであって、前記基材層が、樹脂と繊維状の充填剤とを含有し、前記充填剤の濃度が表面側から裏面側に向かって増えるよう傾斜しており、前記基材層中の充填剤の含有率が2〜30体積%の範囲内であることを特徴とする。

概要

背景

近年、電子写真方式インクジェット方式画像形成装置内で様々な用途でベルト、特に無端ベルトが部材として用いられている。近年の画像形成装置においては、画像を一旦中間転写媒体上に色重ねし、その後一括して紙などの転写媒体転写する中間転写ベルト方式が用いられている。画像形成装置の大型化、高速化によりベルト精度への要求レベルが高まっており、位置精度、連続使用によるベルト自体の変形抑制などが求められている。

このような要求に対応するため、ベルト基材樹脂として主に高弾性率高耐熱樹脂であるポリイミドポリアミドイミドが用いられている。しかし、高張力・高速化による駆動により波打ち熱収縮による反り等が生じてしまい、ベルト損傷が生じる等の問題があった。

ベルトの耐久性を挙げるため、例えば、特許文献1には、熱可塑性樹脂内に繊維状の充填剤を含むことで、樹脂強度及び耐熱性を向上させることが提案されている。しかしながら、使用される充填物の径が大きいため、樹脂強度は向上するものの、ベルト表面の平滑性が低下したり、屈曲耐性が低くなりベルトの割れが発生する等のリスクが高くなるという問題があった。

特許文献2には、ベルトの端部に繊維を取り付けることにより、ベルトに必要な屈曲性延伸性を損なうことなく、従来に比較して遥かに優れた耐引裂き性を有している画像形成装置用ベルトが開示されている。しかし、ベルト端部だけでは端部補強はされるものの軸方向のゆがみや波打ちの改善には強度が不足している。

特許文献3には、強度が高い領域を単一の部材によって構成した無端ベルトで、カーボンブラックが存在している箇所の調整により端部強度を向上させることが提案されている。これも端部の補強はされるが、軸方向のゆがみや波打ちの改善には不足しているという問題があった。

概要

本発明の課題は、表面平滑性が良好で波打ちや反りが発生しにくく、耐久性の優れた画像形成装置用無端ベルトを提供することである。また、その製造方法を提供することである。本発明の画像形成装置用無端は、基材層を有する画像形成装置用無端ベルトであって、前記基材層が、樹脂と繊維状の充填剤とを含有し、前記充填剤の濃度が表面側から裏面側に向かって増えるよう傾斜しており、前記基材層中の充填剤の含有率が2〜30体積%の範囲内であることを特徴とする。なし

目的

本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、表面平滑性が良好で波打ちや反りが発生しにくく、耐久性の優れた画像形成装置用無端ベルトを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

基材層を有する画像形成装置用無端ベルトであって、前記基材層が、樹脂と繊維状の充填剤とを含有し、前記充填剤の濃度が表面側から裏面側に向かって増えるよう傾斜しており、前記基材層中の充填剤の含有率が2〜30体積%の範囲内であることを特徴とする画像形成装置用無端ベルト。

請求項2

前記基材層が、上層下層とを有し、前記下層が、前記基材層中の充填剤の55%以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置用無端ベルト。

請求項3

前記繊維状の充填剤が、カーボン繊維又はガラス繊維のうちの少なくとも一方であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置用無端ベルト。

請求項4

前記繊維状の充填剤の平均長さが、10〜100μmの範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の画像形成装置用無端ベルト。

請求項5

前記繊維状の充填剤の平均径が0.2〜10.0μmの範囲内であり、かつ平均アスペクト比が10〜100の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の画像形成装置用無端ベルト。

請求項6

前記樹脂が、ポリイミド又はポリアミドイミドであることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の画像形成装置用無端ベルト。

請求項7

前記基材層に加えて弾性層及び保護層を有することを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の画像形成装置用無端ベルト。

請求項8

中間転写ベルトであることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の画像形成装置用無端ベルト。

請求項9

請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の画像形成装置用無端ベルトを製造する画像形成装置用無端ベルトの製造方法であって、相対的に移動するノズルを使用し、前記基材層の塗膜円筒状金型の外面に形成する工程を有することを特徴とする画像形成装置用無端ベルトの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、画像形成装置用無端ベルトとその製造方法に関し、より詳しくは、表面平滑性が良好で波打ちや反りが発生しにくく、耐久性の優れた画像形成装置用無端ベルト及びその製造方法に関する。

背景技術

0002

近年、電子写真方式インクジェット方式画像形成装置内で様々な用途でベルト、特に無端ベルトが部材として用いられている。近年の画像形成装置においては、画像を一旦中間転写媒体上に色重ねし、その後一括して紙などの転写媒体転写する中間転写ベルト方式が用いられている。画像形成装置の大型化、高速化によりベルト精度への要求レベルが高まっており、位置精度、連続使用によるベルト自体の変形抑制などが求められている。

0003

このような要求に対応するため、ベルト基材樹脂として主に高弾性率高耐熱樹脂であるポリイミドポリアミドイミドが用いられている。しかし、高張力・高速化による駆動により波打ちや熱収縮による反り等が生じてしまい、ベルト損傷が生じる等の問題があった。

0004

ベルトの耐久性を挙げるため、例えば、特許文献1には、熱可塑性樹脂内に繊維状の充填剤を含むことで、樹脂強度及び耐熱性を向上させることが提案されている。しかしながら、使用される充填物の径が大きいため、樹脂強度は向上するものの、ベルト表面の平滑性が低下したり、屈曲耐性が低くなりベルトの割れが発生する等のリスクが高くなるという問題があった。

0005

特許文献2には、ベルトの端部に繊維を取り付けることにより、ベルトに必要な屈曲性延伸性を損なうことなく、従来に比較して遥かに優れた耐引裂き性を有している画像形成装置用ベルトが開示されている。しかし、ベルト端部だけでは端部補強はされるものの軸方向のゆがみや波打ちの改善には強度が不足している。

0006

特許文献3には、強度が高い領域を単一の部材によって構成した無端ベルトで、カーボンブラックが存在している箇所の調整により端部強度を向上させることが提案されている。これも端部の補強はされるが、軸方向のゆがみや波打ちの改善には不足しているという問題があった。

先行技術

0007

特開2018−72529号公報
特開2008−116700号公報
特開2012−68385号公報

発明が解決しようとする課題

0008

本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、表面平滑性が良好で波打ちや反りが発生しにくく、耐久性の優れた画像形成装置用無端ベルトを提供することである。また、その製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0009

本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討した結果、張架されたローラーに画像形成装置用無端ベルトが接する側、つまり画像形成装置用無端ベルトの裏面側に粒子径の小さな繊維状の充填物を表面側よりも多く含有させることで、画像形成装置用無端ベルトの強度をあげ、かつ転写画像担持する表面側の平滑性の低下を抑制することができ、上記課題を解決できることを見いだし本発明に至った。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。

0010

1.基材層を有する画像形成装置用無端ベルトであって、
前記基材層が、樹脂と繊維状の充填剤とを含有し、前記充填剤の濃度が表面側から裏面側に向かって増えるよう傾斜しており、前記基材層中の充填剤の含有率が2〜30体積%の範囲内であることを特徴とする画像形成装置用無端ベルト。

0011

2.前記基材層が、上層下層とを有し、前記下層が、前記基材層中の充填剤の55%以上を含有することを特徴とする第1項に記載の画像形成装置用無端ベルト。

0012

3.前記繊維状の充填剤が、カーボン繊維又はガラス繊維のうちの少なくとも一方であることを特徴とする第1項又は第2項に記載の画像形成装置用無端ベルト。

0013

4.前記繊維状の充填剤の平均長さが、10〜100μmの範囲内であることを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の画像形成装置用無端ベルト。

0014

5.前記繊維状の充填剤の平均径が0.2〜10.0μmの範囲内であり、かつ平均アスペクト比が10〜100の範囲内であることを特徴とする第1項から第4項までのいずれか一項に記載の画像形成装置用無端ベルト。

0015

6.前記樹脂が、ポリイミド又はポリアミドイミドであることを特徴とする第1項から第5項までのいずれか一項に記載の画像形成装置用無端ベルト。

0016

7.前記基材層に加えて弾性層及び保護層を有することを特徴とする第1項から第6項までのいずれか一項に記載の画像形成装置用無端ベルト。

0017

8.中間転写ベルトであることを特徴とする第1項から第7項までのいずれか一項に記載の画像形成装置用無端ベルト。

0018

9.第1項から第8項までのいずれか一項に記載の画像形成装置用無端ベルトを製造する画像形成装置用無端ベルトの製造方法であって、
相対的に移動するノズルを使用し、前記基材層の塗膜円筒状金型の外面に形成する工程を有することを特徴とする画像形成装置用無端ベルトの製造方法。

発明の効果

0019

本発明の上記手段により、表面平滑性が良好で波打ちや反りが発生しにくく、耐久性の優れた画像形成装置用無端ベルトを提供することができる。また、その製造方法を提供することができる。

0020

本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。

0021

基材層に繊維状の充填物を含有させることで樹脂の弾性率を上げ、変形に強い無端ベルトを作製することは知られている。しかし、繊維状の充填物は平均アスペクト比が大きい方が強度が高くなるが、それとともに屈曲性の低下や表面平滑性の低下が生じてしまうという問題があった。本発明においては、張架されたローラーに無端ベルトが接する側、つまり画像形成装置用無端ベルト(以下単に「無端ベルト」ともいう)の充填剤の濃度が、表面側から裏面側に向かって増えるよう傾斜していることで、屈曲耐性低下と表面側の平滑性の低下を抑制することができる。このため、表面平滑性が良好で波打ちや反りが発生しにくく、かつ耐久性に優れた無端ベルトを実現することができるものと考えられる。

図面の簡単な説明

0022

本発明の画像形成装置用無端ベルトの構成の一例を示す概略断面模式図
本発明の画像形成装置用無端ベルトの構成の他の一例を示す概略断面模式図
本発明の画像形成装置用無端ベルトを作製するための装置の一実施形態

0023

本発明の画像形成装置用無端ベルトは、基材層を有する画像形成装置用無端ベルトであって、前記基材層が、樹脂と繊維状の充填剤とを含有し、前記充填剤の濃度が表面側から裏面側に向かって増えるよう傾斜しており、前記基材層中の充填剤の含有率が2〜30体積%の範囲内であることを特徴とする。この特徴は、下記各実施態様に共通する又は対応する技術的特徴である。

0024

本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、上層と下層とを有し、前記下層が、前記基材層中の充填剤の55%以上を含有することが好ましい。
また、前記繊維状の充填剤が、カーボン繊維又はガラス繊維のうちの少なくとも一方であることが、無端ベルトの反り抑制に効果が得られることから、好ましい。
さらに、本発明においては、前記繊維状の充填剤の平均長さが、10〜100μmの範囲内であることが好ましい。

0025

本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記繊維状の充填剤の平均径が0.2〜10.0μmの範囲内であり、かつ平均アスペクト比が10〜100の範囲内であることが好ましい。
さらに、本発明においては、前記樹脂が、ポリイミド又はポリアミドイミドであることが好ましい。これにより、高耐久性を有するベルトが得られる。
また、前記基材層に加えて弾性層及び保護層を有することにより、押圧時のニップ形成が可能となることから好ましい。

0026

さらに、本発明においては、画像形成装置用無端ベルトが中間転写ベルトであることが好ましい。
本発明の画像形成装置用無端ベルトを製造する画像形成装置用無端ベルトの製造方法としては、相対的に移動するノズルを使用し、前記基材層の塗膜を円筒状金型の外面に形成する工程を有する態様の製造方法であることが、積層構成の無端ベルトを均質に製造できる観点からから好ましい。

0027

以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。

0028

なお、本発明において基材層が含有する充填剤の濃度が表面側から裏面側に向かって増えるよう傾斜している。本発明において基材層の「表面」とは、画像形成装置用無端ベルトが接するローラーとは反対側の面をいう。また、基材層の「上層」及び「下層」とは、2層からなる基材の表面側に近い層を上層といい、表面側から遠い層を下層という。

0029

「表面平滑性」とは、画像形成装置用無端ベルトの最表面の平滑性をいう。
本発明において、「充填剤の濃度が傾斜している」とは、基材層中の充填剤の濃度が表面側から裏面側に増えている態様をいい、基材層中の充填剤の濃度は、断面を走査型電子顕微鏡(SEM写真を観察することで知ることができる。

0030

《画像形成装置用無端ベルト》
本発明の画像形成装置用無端ベルトは、基材層を有する画像形成装置用無端ベルトであって、前記基材層が、樹脂と繊維状の充填剤とを含有し、前記充填剤の濃度が表面側から裏面側に向かって増えるよう傾斜しており、前記基材層中の充填剤の含有率が2〜30体積%の範囲内であることを特徴とする。

0031

図1は、本発明の画像形成装置用無端ベルトの構成の一例を示す概略断面模式図である。図1は、本発明の画像形成装置用無端ベルト1が、基材層2、弾性層3及び保護層4からなる例である。本発明の係る基材層2は、繊維状の充填剤5を含有しており、この
充填剤の濃度が表面側から裏面側に向かって増えるよう傾斜しており、前記基材層中の充填剤の含有率が2〜30体積%の範囲内であることを特徴としている。
本発明において、基材層は1層で構成されていてもよいし、複数層から構成されていてもよい。複数層から構成されている場合は、表面側の層から裏面側の層に向かって層中に含まれる繊維状の充填剤の含有量が増える態様が好ましい。

0032

例えば、基材層は、図2で示したように、上層2Aと下層2Bの2層からなっていてもよい。この場合、下層2Bは、上層2Aより、多くの繊維状の充填剤を含んでいる。

0033

[基材層]
本発明に係る基材層は、樹脂と繊維状の充填剤とを含有し、前記充填剤の濃度が表面側から裏面側に向かって増えるよう傾斜しており、前記基材層中の充填剤の含有率が2〜30体積%の範囲内であることを特徴とする。
繊維状の充填剤の濃度が表面側から裏面側に向かって増えるよう傾斜させることにより、表面平滑性を良好に保ったまま、無端ベルトの強度を高めることができる。

0034

基材層に繊維状の充填剤を含有させることで基材層の弾性率を上げ、変形に強い構成をつくることができる。繊維状の充填剤は平均アスペクト比が大きい方が強度が高くなるが、それとともに屈曲性の低下や表面性の低下が生じてしまう。繊維状の充填剤含有率は上げれば弾性率は向上するが、引張伸度は低下して破断しやすくなるため、導入できるのは基材層中の30体積%までである。また含有量が2体積%未満では弾性率の向上が十分でない。

0035

このため、基材層中の繊維状の充填剤の濃度を傾斜させ、かつ繊維状の充填剤の含有量が2〜30体積%の範囲内であることが、表面平滑性が良好で波打ちや反りが発生しにくく、耐久性の優れた画像形成装置用無端ベルトを提供するためには必要である。

0036

〈樹脂〉
樹脂としては、様々なものを使用することができるが、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などの強度と耐久性をもつスーパーエンジニアリングプラスチックが望ましい。

0037

これらの中では、ポリイミド又はポリアミドイミドが好ましい。中でもポリイミドは、耐熱性、耐屈曲性、柔軟性、寸法安定性等の特性に優れておりより好ましい。ポリイミドは、例えば、酸無水物ジアミン化合物からポリアミック酸ポリイミド前駆体)を合成し、当該ポリアミック酸を熱や触媒によってイミド化することにより得られる。

0039

また、ポリイミドの合成に使用されるジアミン化合物としては、特に制限されないが、例えば、p−フェニレンジアミンm−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノトルエン、4,4′−ジアミノジフェニルメタン、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、3,4′−ジアミノジフェニルエーテル、3,3′−ジメチル−4,4′−ジアミノビフェニル、2,2′−ビストリフルオロメチル)−4,4′−ジアミノビフェニル、3,7−ジアミノ−ジメチルジベンゾチオフェン−5,5′−ジオキシド、4,4′−ジアミノベンゾフェノン、4,4′−ビス(4−アミノフェニルスルフィド、4,4′−ジアミノベンズアニリド、1,4−ビス(4−アミノフェノキシベンゼン等の芳香族ジアミン等が挙げられる。

0040

さらに、市販品として、ポリイミド前駆体を主成分とするポリイミドワニス(例えばU−ワニスS:宇部興産社製)やポリアミドイミド前駆体を主成分とするポリアミドイミドワニス(例えば、HR−16NN東洋紡社製)なども用いることができる。

0041

〈繊維状の充填剤〉
本発明においては、充填剤は繊維状であるため、補強する対象の無端ベルトや無端ベルトの基材層の材料であるポリイミドワニスやポリイミドアミドワニスを焼成するために金型に塗布した際に、ワニスが繊維に浸み込み、あるいは繊維の外周面に形成される凹凸入り込むため、ポリイミド層やポリイミドアミド層と繊維の良好な接着がなされ、ひいては繊維の補強効果が充分に発揮されることとなる。
本発明において繊維状とは、平均径が20μm以下であり、かつ平均アスペクト比が10以上となる形状をいう。平均アスペクト比は、繊維状の充填剤の平均径に対する繊維状の充填剤の平均長さの割合を意味する。繊維状の充填剤は、一種でもそれ以上でもよい。

0042

本発明に係る基材層は、繊維状の充填剤を含有する。繊維状の充填剤は、ポリベンザゾール繊維、カーボン繊維、アラミド繊維金属繊維、ガラス繊維、セラミック繊維又はポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維のいずれかであることが好ましい。繊維状の充填剤は、カーボン繊維又はガラス繊維のうちの少なくとも一方であることがより好ましい。
具体的には、炭素繊維ミルドファイバー(三菱ケミカル株式会社製)、ガラス繊維T−289DE(日本電子硝子社製)等を挙げることができる。

0043

また、前記繊維状の充填剤の平均径は、0.2〜10.0μmの範囲内であり、かつ平均アスペクト比が10〜100の範囲内であることが好ましい。

0044

繊維状の充填剤の平均径は、小さい方が無端ベルトの表面平滑性に影響を与えにくいため、10μm以下が望ましい。また、0.2μm以上であれば十分な強度を得ることができる。

0045

また、繊維状の充填剤の平均長さも、短い方が無端ベルトの表面平滑性に影響を与えにくいため100μm以下が望ましい。また、繊維状の充填剤の平均長さは、10μm以上であれば十分な強度を得ることができる。

0046

さらに、繊維状の充填剤の平均アスペクト比が10〜100の範囲内であることが好ましい。この範囲内であると基材層が含有するポリイミドやポリイミドアミドと繊維状の充填剤の接着が良好で、基材層の補強効果が良好であると考えられる。

0047

基材中の繊維状の充填剤存在比率(体積%)は、無端ベルトの断面顕微鏡写真を撮影し、得られた顕微鏡写真に含まれる充填材面積比計測することから算出することができる。

0048

前記繊維状の充填剤の平均径、平均長さ及び平均アスペクト比も、同様に無端のベルト断面顕微鏡写真を撮影し、得られた顕微鏡写真に含まれる充填材の形状を測定することにより算出することができる。

0049

[弾性層]
弾性層は、基材層の外周面上に形成される所期の弾性を有する層である。弾性層は、ゴム材料で構成される。弾性層の厚さは、例えば50〜400μmである。ゴム材料の例には、ウレタンゴムクロロプレンゴム及びニトリルゴムなどのゴム弾性を有する樹脂が含まれる。上記ゴム材料は、クロロプレンゴム又はニトリルブタジエンゴムを含むことが、無端ベルトの電気抵抗を制御する観点から好ましい。

0050

[保護層]
必要により、保護層は、弾性層の外周面上に形成されうる。保護層には公知の樹脂及び添加剤が用いられる。また、従来公知の方法を利用して硬化して用いることができる。保護層が、金属酸化物微粒子(A)と、屈折率が1.6〜1.8の範囲にある(メタアクリレートモノマー(B)、及び、当該(メタ)アクリレートモノマー(B)以外の多官能(メタ)アクリレート(C)を含有する活性エネルギー線硬化性組成物とを含有する保護層形成用塗布液の塗膜に活性エネルギー線照射して硬化することによって得られることが好ましい。無端ベルトの耐久性を改善することができる。

0051

[画像形成装置用無端ベルトの製造方法]
基材層中に繊維状の充填剤存在率を傾斜させるために、繊維状の充填剤の含有率が違う樹脂を含む塗布液重ね塗り製膜する方法、溶媒種や加熱温度調整等により製膜時に繊維状の充填剤を沈降させ制御する方法などがある。本発明の画像形成装置用無端ベルトの製造方法は、相対的に移動するノズルを使用し、前記基材層の塗膜を円筒状金型の外面に形成する工程を有することが好ましい。このような製造方法とすることで、容易に繊維状の充填剤の濃度が表面側から裏面側に向かって増える複数の層を有する基材層を形成することができる。

0052

図3は、本発明の画像形成装置用無端ベルトを作製するための装置の一実施形態を示すものである。図3に示されるように、塗布装置1bは、ノズルを有する塗布手段2bと、金属製円筒5bとを備えている。塗布手段2bは、所望の組成を有する塗布液を霧状にして、金属製円筒5bに対して霧状の塗布液3bを噴霧させ、金属製円筒5b上に塗膜4bを形成させる。金属製円筒5bは矢印7bの方向に所望の速度で回転され、さらに矢印6bの方向に塗布手段2bを移動させながら、ノズルから塗布液を流延させながら均一な塗膜を形成させる。

0053

以下好ましい態様として、基材層が上層と下層からなる例について、その製造方法を述べる。
好ましい実施形態によれば、繊維状の充填剤と樹脂成分を含む塗布液(基材層下層用塗布液)、すなわち、ポリイミド前駆体又はポリアミドイミド前駆体と繊維状の充填剤を含む塗布液を用いて基材層の下層を製造することができる。

0054

円筒状の型、例えば、円筒状の金属金型(金型ドラム:金属製円筒5b)をゆっくりと回転させながら、塗布液をノズルやディスペンサーのような液供給装置(図示せず)にて、加熱処理(焼成)処理後の厚さが所定の厚さとなるよう金属製円筒5bの外面全体に均一になるように塗布・流延して塗膜を形成する。

0055

この際の回転数にも特に制限はなく金属製円筒5bの大きさ等に応じて適宜設定可能であるが、30〜80rpm程度が好適である。回転させつつ徐々に昇温させながら、約80〜150℃の温度で30〜90分程度、塗膜中の溶媒を蒸発させていく。この過程では、雰囲気蒸気揮発した溶媒等)を効率よく循環して取り除くことが好ましい。

0056

自己支持性のある膜が形成されたところで、引き続き、基材層下層用塗布液よりも少ない含有率の繊維状の充填剤と、樹脂成分を含む塗布液(基材層上層用塗布液)、すなわち、ポリイミド前駆体又はポリアミドイミド前駆体とより少ない繊維状の充填剤を含む基材層上層用塗布液を用いて基材層(下層)の上に、基材層上層を同様にして製造することができる。

0057

なお、さらに多層構成とする際は、自己支持性がある膜が形成した段階で再度ポリイミド前駆体又はポリアミドイミド前駆体を含む塗布液をノズル又はディスペンサ等の供給装置にて積層することができる。
また、繊維状の充填剤含有率が異なる塗布液を塗布することで、任意の含有率、膜厚を設定することが可能となる。また乾燥状態を調整する(乾燥温度/乾燥時間)ことで層界面の状態を変化させることができ、乾燥状態が低いと二層間の相溶状態が高くなり、乾燥状態が高い場合は低くなる。層の厚さの制御は塗布液の供給量を制御することにより行うことができる。

0058

自己支持性のある膜が形成されたところで金属製円筒ごと高温処理の可能な加熱炉焼成炉)に移し、段階的に昇温し、最終的に250〜450℃程度の高温で、10〜90分、加熱処理(焼成)し、十分にポリイミド前駆体又はポリアミドイミド前駆体のイミド化又はポリアミドイミド化を行って、両端部領域を有する基材層を作製する。上記イミド化又はポリアミドイミド化して基材層を作製した後十分に冷却する。
このようにして作製した、基材層の上に弾性層を積層することができる。

0059

弾性層は、射出成形押し出し成形などにより基材層上に形成することも可能であるが、ここでは、熱硬化型の液状のエラストマー材料を用い、基材層上に塗布形成する方法について説明する。

0060

例えば、液状の熱硬化型エラストマー材料を含む塗布液を、基材層の場合と同様にして円筒状の金属金型(金型ドラム:金属製円筒5b)をゆっくりと回転させながら、ノズルやディスペンサーのような液供給装置(図示せず)にて金属製円筒5bの外面に形成した基材層上に塗布・流延(塗膜を形成)する。

0061

この際の回転数にも特に制限はなく金属製円筒5bの大きさ等に応じて適宜設定可能であるが、30〜80rpm程度が好適である。塗膜の厚さの制御は、塗布液の供給量を制御することにより行うことができる。

0062

そして、金属製円筒25bを回転させながら所定温度及び所定時間で加熱処理してエラストマー材料を硬化させ、弾性層を形成する。エラストマー材料としては、アクリロニトリルゴム、クロロプレンゴム又はシリコーンゴムが好ましく、これら含有する塗布液を用いることが好ましい。

0063

具体的な温度条件も特に制限はなく、塗布液の種類等により適宜選択できるが、目安としては35〜70℃程度であり、時間は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5b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、必要に応じ弾性層上に保護層を積層しても良い。

0064

《用途》
本発明の画像形成装置用無端ベルトは、電子写真方式やインクジェット方式の複写機プリンター及びファクシミリ等の画像形成装置の中間転写ベルトや定着ベルトに好適に用いられる。特に電子写真画像形成装置及びインクジェット画像形成装置の中間転写ベルトに用いられることが好ましい。

0065

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」又は「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量%」を表す。

0066

〔実施例1〕
《画像形成装置用無端ベルトの製造》
〈画像形成装置用無端ベルト1の製造〉
(基材層の形成)
ポリイミド前駆体を主成分とする固形分15質量%のポリイミドワニス(宇部興産社製U−ワニスS)にレベリング剤(信越化学社製:KF−96)をポリイミドワニスの全重量に対し100ppm、ガラス繊維A(旭グラスファイバー社製:ミルドファイバー)をポリイミドワニスの固形分に対して42体積%となるように添加して、ミキサーを用いて混合することにより基材層形成用の塗布液1(基材層下層用塗布液)を調製した。同様にポリイミドにレベリング剤及びガラス繊維Aをポリイミドワニスの固形分に対して18体積%となるよう添加し、ミキサー混合を行い塗布液2(基材層上層用塗布液)を調製した。すなわち、ガラス繊維Aの含有率は、基材層に対して30体積%とし、基材層中の上層と下層の比率上下層比率)は、下層に70%、上層に30%とした。

0067

離型剤を形成した周長2500mm、幅800mmの円筒形状のステンレス製金型を、円筒軸を中心に100rpmで回転させると共に、ディスペンサーノズル円筒軸方向に移動させながら幅560mm、焼成後の厚さが40μmになるように塗布液1にてウエット膜を円筒形状のステンレス製金型の外面に形成した。

0068

その後、円筒軸を中心に100rpmで回転させながら遠赤外線乾燥装置を用いて100℃で1.5時間加熱(焼成)することにより溶媒を揮発させて基材層(下層)が流下しない状態にした。

0069

次いで、乾燥させた膜上に先ほどと同様に円筒軸を中心に100rpmで回転させると共に、ディスペンサーノズルを円筒軸方向に移動させながら幅560mm、焼成後の厚さが40μmになるように塗布液2(基材層上層用塗布液)のウエット膜を形成させ、再度回転させながら100℃で1.5時間加熱乾燥させ、自己支持性のある膜を作製した。

0070

最後に、当該金型を加熱炉へ導入し、段階的に昇温し380℃で保持した状態で90分加熱処理(焼成)した。充分に冷却し、厚さが80μmのポリイミド基材層を得た。フィッシャーインストルメンツ(株)製MMSを用いて膜厚を測定した結果、表Iに示す厚さに形成されていることを確認した。

0071

(弾性層の形成)
シリコンゴム型番XE−B7354S A/B剤、モメンティブ・パフォーマンスマテリアルジャパン合同会社製)を固形分濃度が20質量%となるようトルエンに溶解させ、弾性層形成用の塗布液を調製した。

0072

金型外周面に形成したポリイミドの基材層を用い、円筒軸を中心に200rpmで回転させると共に、ディスペンサーノズルを円筒軸方向に移動させながら、焼成後の厚さが300μmになるようにウエット膜を積層した。円筒軸を中心に200rpmで回転させながら遠赤外線乾燥装置を用いて100℃で1時間加熱することにより溶媒を揮発させて弾性層が流下しない状態にした。最後に、当該金型を加熱炉へ導入し、段階的に昇温し180℃で保持した状態で60分加熱処理(加硫)した。充分に冷却し、基材層と弾性層を合わせた厚さが380μmの無端ベルトを得た。

0073

(保護層の形成)
下記成分を下記量で固形分濃度が10質量%となるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PMA)に溶解、分散させた。次いで、下記成分を分散させた分散液の総重量にたいして1質量%の表面張力調整剤シルフェイスSAG008:日信化学工業社製)をさらに添加することで、保護層形成用の塗布液を調製した。

0074

(保護層形成用の塗布液の調製)
下記成分を下記量で固形分濃度が10質量%となるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PMA)に溶解、分散させた。次いで、下記成分を分散させた分散液の総重量に対して1質量%の表面張力調整剤(シルフェイスSAG008:日信化学工業社製)をさらに添加することで、保護層形成用の塗布液を調製した。

0075

ペンタエリスリトールトリアクレート50質量部
ポリウレタンアクリレート50質量部
重合開始剤5質量部
ラジカル重合性化合物としては、ペンタエリスリトールアクリレート(M−305:東亜合成社製)及びポリウレタンアクリレート(UV−3520TL:日本合成化学工業社製)を使用し、重合開始剤としては、1−ヒドロキシシクロキシルフェニルケトン(IRGACURE184:BASFジャパン社製)を使用した。

0076

次いで、弾性層を形成した上記無端ベルトを20rpmで回転させながら、無端ベルトの外周面に薄膜スプレー塗布装置(ワイディー・メカトロソリューション社製)を用いて下記スプレー塗布条件によりスプレー塗布し、ウエット膜を形成した。

0077

次いで、ウエット膜を形成した無端層ベルトを、円筒軸を中心に20rpmで回転させながら、遠赤外線乾燥装置を用いて60℃30分間加熱することにより、溶媒を揮発させた。
次いで、上記無端ベルトを回転させたまま、下記の照射条件により紫外線を照射して、ラジカル重合反応による硬化を行った。これにより、厚さ2μmの保護層を形成した。

0078

スプレー条件
・ノズルスキャン速度:1〜10mm/秒
・ノズルから弾性層を形成した無端ベルト表面までの距離:100〜150mm
ノズル数:1
・送液流量:1〜5mL/分
エアー流量:2〜6L/分

0079

(照射条件)
光源高圧水銀ランプ(H04−L41:アイグラフィックス社製)
照射口から無端ベルトまでの距離:100mm
照射光量:1J/cm2
・照射時間:240秒間
以上の工程により、基材層、弾性層及び保護層を順次重ねてなる厚さ382μmの画像形成装置用無端ベルト1を作製した。

0080

〈画像形成装置用無端ベルト2〜13の製造〉
画像形成装置用無端ベルト1の製造において、樹脂の種類、充填剤の種類と量及び上下層比率を表Iに示すように変えて、画像形成装置用無端ベルト1の製造と同様にして画像形成装置用無端ベルト2〜13を製造した。
用いた材料を、表Iの略号とともに以下に記す。

0081

(樹脂)
PI:ポリイミドワニス(宇部興産社製U−ワニスS)
PAI:ポリアミドイミドワニス(HR−16NN:東洋紡社製)

0082

(充填剤)
ガラス繊維A:繊維状の充填剤(旭グラスファイバー社製:ミルドファイバー)(平均径5.0μm、平均長さ100μm、平均アスペクト比20)
ガラス繊維B:繊維状の充填剤(旭グラスファイバー社製:ミルドファイバー)(平均径5.0μm、平均長さ40μm、平均アスペクト比8)
ガラス繊維C:繊維状の充填剤(旭グラスファイバー社製:ミルドファイバー)(平均径5.0μm、平均長さ500μm、平均アスペクト比100)
ガラス繊維D:繊維状の充填剤(旭グラスファイバー社製:ミルドファイバー)(平均径10.0μm、平均長さ100μm、平均アスペクト比10)
炭素繊維A:炭素繊維(繊維状の充填剤 ミルドファイバー K223HM:三菱ケミカル社製)(平均径0.2μm、平均長さ20μm、平均アスペクト比100)
炭素繊維B:炭素繊維(繊維状の充填剤 ミルドファイバー K223HM:三菱ケミカル社製)(平均径0.2μm、平均長さ10μm、平均アスペクト比50)
CB:カーボンブラック比較の充填剤(plintex5:オリオンエンジニアドカボンズ社製)(平均径1.0μm)

0083

《評価》
〈反り〉
反りは、画像形成装置用無端ベルトを幅手方向に切断し平面台の上に置き、切断部分から20cmを除き、平面台から浮いている反り量の最大値ノギスにて測定して評価した。この値を表Iに反り量として示した。反り量が2.0mm以内であるとき、合格とした。

0084

〈波打ち〉
画像形成装置用無端ベルトを2軸間で300Nで張架した際の無端ベルト中央部の浮き量レーザー変位計にて計測した。具体的には、Keyence 2次元レーザ変位計(LJV−7300)を用い、無端ベルト中央部の幅300mmにおける無端ベルトの最大浮き量を計測した。
最大浮き量が、5mm未満の場合「〇」5mm以上10mm未満は「△」それ以上は「×」とし評価した。〇以上を合格とした。

0085

〈表面平滑性〉
画像形成装置用無端ベルトの表面平滑性は、JIS B 0601(2001)に準拠した表面粗さRzで評価した。表面粗さRzは、市販の表面粗さ・輪郭形状測定機によって測定することが可能である。当該表面粗さ・輪郭形状測定機の例には、株式会社東京精密製「SURFCOM140D」が含まれる。

0086

Rzが0.2μm未満であれば「〇」0.2〜0.3μmであれば「△」それ以上であれば「×」と評価した。〇以上を合格とした。

0087

〈耐久性〉
市販のフルカラー複合機「Bizhub Pro C6500(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)」に中間転写ベルトを順次装着して、2軸間に300Nの張力にて張架し、白地部、べた黒部及びレッドグリーンブルーソリッド画像部、文字画像部を1/4ずつ有するA4サイズの原稿を上質紙(64g/m2)に20万枚プリントを行い、得られたプリントの画像濃度ムラに付き評価し耐久性の代用評価とした。尚、感光体クリーニングは厚さ2mmのポリウレタン弾性体ブレードを使用した。プリント開始から、1万枚毎のプリント10枚に付き、べた黒画像濃度ムラの有無を目視にて評価した。画像濃度ムラの評価ランクは以下の通りで〇を合格とした。

0088

○:画像濃度ムラがなく良好
△:画像濃度ムラが認められる
×:画像濃度ムラが明らかに認められる

0089

引張弾性率及び引張破壊ひずみ〉
無端ベルトの弾性率と、破断のしやすさは、引張特性を規定したJIS K7161に基づき、引張弾性率と引張破壊ひずみとして測定した。
具体的には、ダンベル1号形試験片にて、25℃の環境下、引張速度10mm/minで試験を実施した。引張弾性率は、10−20MPaのときのひずみ−応力曲線の傾きにて算出した。引張破壊ひずみは、破断時の試料伸び率(%)から計測している。
以上の結果を表Iに示す。

0090

実施例

0091

本発明の画像形成装置用無端ベルトは、表面平滑性が良好で波打ちや反りが発生しにくく、かつ、耐久性が優れていることが分かる。

0092

1画像形成装置用無端ベルト
2基材層
2A 基材層(上層)
2B 基材層(下層)
3弾性層
4 保護層
5 繊維状の充填剤
1b塗布装置
2bノズルを有する塗布手段
3b 霧状の塗布液
4b塗膜
5b金属製円筒
6b 矢印
7b 矢印

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