(57)【要約】【課題】中間転写ベルトに対し、高温・高湿下でも、クリーニングブレードの巻き込まれが生じず、安定したトナークリーニンク性能を発現する中間転写ベルトを生産性良く、低コストで作成することおよび該中間転写ベルトを具備した高性能の画像形成装置の提供。【解決手段】  熱可塑性樹脂を含む基層と、該基層上に塗布により設けられた、導電性粒子を含む厚さ０.５〜３μｍの樹脂硬化膜とを具備する電子写真用ベルトであって、その硬化膜の表面粗さをＲｚとすると、０．２≦Ｒｚ≦０．５の関係を満たすことを特徴とする中間転写ベルト。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂を含む基層と、該基層上に塗布により設けられた、導電性粒子を含む厚さ０.５μｍ以上３μｍ以下の樹脂硬化膜とを具備する電子写真用ベルトであって、その硬化膜の表面粗さをＲｚとすると、０．２≦Ｒｚ≦０．５の関係を満たすことを特徴とする中間転写ベルト。
【請求項２】
該硬化膜が、ペンタエリスリトールヘキサアクリレート及び導電性粒子を含む塗工液の硬化膜である請求項１記載の中間転写ベルト。
【請求項３】
該樹脂硬化膜表面におけるテーバー磨耗試験（ＡＳＴＭ−Ｄ−１１７５、荷重５００ｇ、５００回転）後の質量の減少率が０．１０％以下である請求項１または２に記載の中間転写ベルト。
【請求項４】
該電子写真用ベルトにおいて、基層がポリビニリデンフルオライド（ＰＶｄＦ）樹脂からなることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の中間転写ベルト。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の中間転写ベルトを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式あるいは、静電記録方式を利用した画像形成装置に使用する中間転写ベルトおよびこれを用いた画像形成装置に関する。画像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写材担持部材、または画像担持体上のトナー像を転写する中間転写部材、およびこの転写材担持部材または中間転写部材を有する画像形成装置に関するものである。このような画像形成装置としては、白黒、モノカラーあるいはフルカラーの電子写真複写機、プリンター、その他種々の記録機などがある。
【背景技術】
【０００２】
従来より、画像を転写材に転写するとき用いられる中間転写ベルトは、特許文献１に開示されているように、基層材料を多層で形成するなど様々なものがある。例えば、(帯電)-(像露光)-(トナー現像)-(転写)-(クリーニング)といった画像形成手段を有する電子写真装置においては、感光体上のトナー画像を転写材(たとえば紙)に転写する手段として、中間転写部材上からトナー画像を転写材に転写して画像形成を行う図1に示されるような転写装置が挙げられる。さらに、特許文献２及び、特許文献３に開示されているように、上記中間転写部材の、耐磨耗性・耐久性を向上させるための表面層の形成も図2のような構成で、多く行われている。
【０００３】
一方、特許文献４に示されるように、転写後にトナーや、フェライトなどの残留粒子をウレタン樹脂などからなるブレード状部材で掻き取ることでクリーニングを行う。この場合、トナーのクリーニング性能の向上を図るため、ベルト表面とブレード間の摩擦係数の上限値を規定している例もある。ブレードの滑り性を上げ、コート表面とブレード間の摩擦係数を小さくすることが一般的である。しかしながら、ハードコート表面が過度に鏡面であると、特に、高温高湿下でコート表面と、クリーニングブレードの強い密着性が問題になり、クリーニングブレードがベルトの回転に伴い、内部に巻き込まれるという不良が発生する場合がある。
【０００４】
又、多層ベルトの材料、及び表面粗さを規定した先行技術としては、特許文献５の記載の様に、転写基材にフッ素樹脂を含む水系エマルジョン塗料をコーティングして転写部材のＲｚを１０ないし３０μｍの範囲にすることが提案されている。
【特許文献１】特開２０００−５６５８５号公報
【特許文献２】特開平０８−２７８７０８号公報
【特許文献３】特開２０００−３３０３９０号公報
【特許文献４】特開２００１−０４２６５８号公報
【特許文献５】特開２００２−０７２６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような画像形成装置における転写工程において、転写部材には転写帯電、除電およびクリーニングなど様々な機械的あるいは電気的外力が加えられるため、これら外力に対する耐久性、すなわち機械的強度、耐磨耗性や電気的耐久性といった様々な特性が要求される。
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、ポリイミドなど高ヤング率である一部の樹脂を除いて、ほぼ全ての樹脂で、表面層を設けないと転写部材の耐久性に大きな課題を有している。これは、転写部材にトナーを転写する際、トナーの帯電性、搬送性を上げ、転写効率を向上させるためにフェライト、磁性粉、無機微粒子などをトナーに混入しているが、転写後、これら粒子を完全には回収できないままクリーニング、及び次の転写を行うことで、残留粒子による引掻き傷が発生する。これにより、転写部材の耐久性を低下させており、さらには画像特性、クリーニング性に悪影響を与えているからである。このため、基層材料として単体で使用可能な樹脂は非常に限られているのが現状である。
【０００７】
そこで、上記背景技術に示したように、耐久性の劣る材料表面にハードコート表面層を設けることで、耐磨耗性・耐久性の向上を図っている。
【０００８】
電子写真用ベルトのトナー像や転写材の担持面は、磨耗によって表面の物理的特性が変化したり、電子写真用ベルトとしての電気的特性が変化したりすることのないように、耐磨耗性に優れていることが求められる。これらを共に高いレベルで満たすような材料として、例えばポリイミド樹脂が挙げられる。しかし、ポリイミド樹脂は極めて高価である。そこで本発明者らは、より低コストな電子写真用ベルトを得るために、熱可塑性樹脂を含む柔軟性に優れた基層上に耐磨耗性に優れた表面層を有する電子写真用中間転写ベルトを提供することを目的として鋭意検討した。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、転写部材として上記目的を達成するために、熱可塑性樹脂を含む基層と、該基層上に塗布により設けられた、導電性粒子を含む厚さ０.５〜３μｍの樹脂硬化膜とを具備する電子写真用ベルトで、その硬化膜の表面粗さをＲｚとすると、０．２≦Ｒｚ≦０．５の関係を満たし、該硬化膜が、ペンタエリスリトールヘキサアクリレート及び導電性粒子を含む塗工液の硬化膜である中間転写ベルトを作製した。
【００１０】
さらに、前期樹脂硬化膜表面におけるテーバー磨耗試験（ＡＳＴＭ−Ｄ−１１７５、荷重５００ｇ、５００回転）後の質量の減少率を０．１０％以下とし、基層がポリビニリデンフルオライド（ＰＶｄＦ）樹脂からなる中間転写ベルトを作製し、該中間転写ベルトを備えた画像形成装置を完成させた。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によって、下記が達成される。
（１）機械的強度、耐磨耗性や電気的耐久性といった様々な外力に対し、十分な耐久性を有すること。
（２）ベルト表層材料の表面粗さを規定することで、高温・高湿下においても、ベルト表層―クリーニングブレード間の密着性を低下させることで、ベルトの回転に伴うブレード巻き込み防止と、長期間に渡り安定した、トナークリーニング性能を両立させること。
（３）従来主に用いられている転写ベルト材料であるポリイミドからなる中間転写ベルトと比較して低コストであること。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明において、基層として使用できるフィルム材料は熱可塑性樹脂材料であればどのようなものでも使用に好適である。すなわち、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン−１、ポリスチレン、ポリアミド、ポリサルフォン、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルニトリル、熱可塑性ポリイミド系材料、ポリエーテルエーテルケトン、サーモトロピック液晶ポリマー、ポリアミド酸等のすべての熱可塑性樹脂材料およびこれらの混合樹脂、またその混合樹脂により形成された熱可塑性エラストマーも使用可能である。本発明では、上記熱可塑性樹脂材料から形成されたフィルム、あるいは様々な倍率で延伸強化したフィルムなども、本発明のシート状フィルムとして使用し得る。
【００１３】
また、前記した各種の樹脂材料に、耐熱補強や導電性や熱伝導性を付与するなどの目的
で、有機物または無機物の少なくとも１種の微粉末を配合される。
【００１４】
有機物の微粉末としては、例えば、縮合型ポリイミド粉末、イオン導電系材料などが使用でき、無機物の微粉末としては、カーボンブラック粉末、酸化マグネシウム粉末、フッ化マグネシウム粉末、酸化ケイ素粉末、酸化アルミニウム粉末、窒化ホウ素粉末、窒化アルミニム粉末、酸化チタン粉末等の無機球状微粒子が使用でき、さらに、炭素繊維やガラス繊維等の繊維状粒子や、チタン酸カリウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等のウィスカー状粉末など、あらゆる形状、大きさの微粉末が使用され得る。特に好ましくは添加された樹脂材料の表面平滑性を維持する為に、微粉末は球形状で、粒径1.0μm以下である。
【００１５】
このような微粉末の種類、粒径及び含有量は、基層に上記した耐熱補強や導電性を担持させることができれば特に限定されるものでない。ただし、これらの微粉末の配合量は、基層の耐屈曲性や強度、熱伝導率を考慮すると、総合量でベース樹脂に対して５〜７０質量％程度、特には５〜１０質量％が好ましい。
【００１６】
一方、前記転写担持部材に熱、光、電子線照射などにより硬化する樹脂を表層材料として基層上に設けることを提案する。本発明に使用できる表層材料は表面硬度、耐久性など要求される特性に応じて、任意に選択が可能で、ハードコートの範疇に入るものであればどのようなものでも使用できる。すなわち、有機系材料としては、メラミン系、ウレタン系、アルキド系、アクリル系、含フッ素樹脂系などがあり、無機系としては、アルコキシラン・アルコキシジルコニウム系、ケイ酸塩系が好適である。一方、有機・無機ハイブリッド系としては無機微粒子アクリルラジカル系、無機微粒子分散有機高分子系、無機微粒子分散オルガノアルコキシシラン系、アクリルシリコン系、オルガノアルコキシシラン系等が使用可能である。しかし、シリコン系、フッ素系材料の中には、表面硬度が低いものも有り、この様な材料を転写担持部材として用いると材料が使用と共に削れ、耐久性に課題が生じる点で、選択には注意が必要である。これらの中で、表面硬度が高く、耐磨耗性が優れている点から、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを含有するアクリル系を特に好ましい物として挙げることができる。
【００１７】
尚、アクリルモノマーは、所望の表面硬度、耐磨耗性が得られれば、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート単独でも、混合物でも良く、例えば、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを含有するアクリル系紫外線硬化型ハードコート材料（デソライト：ＪＳＲ（株）製）などが挙げられる。
【００１８】
尚、表層は以下の様に作成し、硬化を行った。
【００１９】
（ｉ）表面層形成用塗工液
紫外線を遮蔽した容器中において、アンチモン酸亜鉛のイソプロピルアルコールゾル（商品名：セルナックス；日産化学（株）製）１２質量部を導電フィラーとしたものに、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを含有するアクリル系紫外線硬化型ハードコート材料（デソライト：商品名：ＪＳＲ（株）製）５０質量部混合した後、メチルイソブチルケトンを３８質量部添加して紫外線硬化性樹脂組成物を得た。
【００２０】
（ｉｉ）電子写真用ベルトの調製
基層の表面に、温度４０℃、相対湿度１０％ＲＨの環境下で、上記（ｉ）で調製した表面層形成用塗工液を、ディップコート法により塗布して表面層形成用塗工液の薄膜を形成し、該薄膜を上記環境下で３０秒間乾燥させた後、該薄膜にＵＶ照射機（商品名：ＵＥ０６／８１−３；アイグラフィック（株）社製、積算光量：１２００ｍＪ／ｃｍ2）を用いて紫外線を照射して該薄膜を硬化させ、厚さ１μｍの本発明に係る表面層を形成した。
【００２１】
一方、表面粗さをRzとすると中間転写ベルトの回転に伴う、ブレードの巻き込み防止と、トナークリーニング性の両立の観点から、前記表層材料の表面粗さは、０．２≦Ｒｚ≦０．５であり、より好ましくは０．２５≦Ｒｚ≦０．４０である。
尚、表面粗しは、実施例に記載の通り  （１）ガラスビーズによるブラスト処理  （２）ラッピングフィルムによる表面研磨の２種類の方法によって行った。
【００２２】
さらに、表層材料中に導電性フィラーを添加することことが必要である。導電性フィラーとしては抵抗制御が可能であればどのような物でも使用に好適である。すなわち、カーボンブラック又は銀、ニッケル、銅、亜鉛、鉄などの粉末、繊維、フレーク状の金属系、さらには、アンチモンドープの酸化スズ、スズドープの酸化インジウム、アルミニウムドープの酸化亜鉛などの微粒子状金属酸化物系が使用可能である。
【００２３】
これらの中で、本発明においては、添加量が少量ですみ、表層の表面平滑性が得られる微粒子状金属酸化物が特に好適である。さらに、前記表面層の厚みが０．５μｍ〜１０μｍ、好ましくは１．０μｍ以上、３．０μｍ以下であり、その耐磨耗性が、ＡＳＴＭ−Ｄ−１１７５テーバー磨耗試験(磨耗輪ＣＳ−１０Ｆ、荷重５００ｇ  ５００回転)において、試験後の質量の減少率が０．１０％以下となることが好ましい。
また、前記基層がＰＶｄＦ樹脂からなり、前記樹脂ベルトを画像形成装置用中間転写ベルトに用いることが可能となる。
【実施例】
【００２４】
以下、実施例を挙げて本発明を詳述するが、本発明を詳述するが、本発明はこれらに限定されるわけではない。
【００２５】
(実施例-1)
（ｉ）基層の調製
厚さ５０μｍ、体積抵抗率ρv＝２.５×１０9(Ω・cm)、  表面抵抗率ρs＝１.８×１０11(Ω/□)の、イオン導電材を含むポリフッ化ビニリデン樹脂からなるフィルムを押し出し成形によって調製した。このフィルムを特開２００２−３２６２８７号公報の実施例１に記載された方法に従って厚さ１００μｍの円筒状無端ベルトを作成した。  
【００２６】
（ｉｉ）表面層形成用塗工液
紫外線を遮蔽した容器中において、アンチモン酸亜鉛のイソプロピルアルコールゾル（商品名：セルナックス；日産化学（株）（製））１２質量部を導電フィラーとしたものに、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを含有するアクリル系紫外線硬化型ハードコート材料（デソライト：ＪＳＲ（株）製）５０質量部混合した後、メチルイソブチルケトンを３８質量部添加して紫外線硬化性樹脂組成物を得た。尚、得られた組成物の導電性フィラーの分散安定性は良好であった。
【００２７】
（ｉｉｉ）電子写真用ベルトの調製
上記（ｉ）で調製した基層の表面に、温度４０℃、相対湿度１０％ＲＨの環境下で、上記（ｉｉ）で調製した表面層形成用塗工液を、ディップコート法により塗布して表面層形成用塗工液の薄膜を形成し、該薄膜を上記環境下で３０秒間乾燥させた後、該薄膜にＵＶ照射機（商品名：ＵＥ０６／８１−３；アイグラフィック（株）社製、積算光量：１２００ｍＪ／ｃｍ２）を用いて紫外線を照射して該薄膜を硬化させ、厚さ１μｍの本発明に係る表面層を形成した。
【００２８】
その後、得られた樹脂ベルトを円筒状の保持具に保持し、回転させながら２０μmのガラスビーズを吹き付けることで、ベルト表層材料表面上に細かい研磨目を付与した。これにより得られたベルトの表面粗さは、幅方向のＲｚで０．４μｍであった。
【００２９】
今回の測定は、公知の触針式表面粗さ測定機（東京精密製  Ｈａｎｄｙｓｕｒｆ  Ｅ−３５Ａ）を用い、測定条件はＪＩＳＢ０６０１−１９９４に準拠して、評価長さ＝４．０ｍｍ、カットオフ値＝０．８ｍｍで測定した。
【００３０】
こうして得られた本発明に係る電子写真用ベルトの表面層の表面の磨耗性をテーバー磨耗試験（ＡＳＴＭ-Ｄ-１１７５、荷重５００ｇ、５００回転）により評価した。その結果、当該電子写真用ベルトの質量減少率は０．０５０％であった。
【００３１】
次に、得られた樹脂ベルトの使用形態の一例について説明する。本実施例では、前記した方法により得られた樹脂ベルトの幅方向両端に、蛇行防止用のゴム製のリブ部材（図示せず）を接着し、図1に示す画像形成装置（複写機、レーザービームプリンター等）のトナー担持体の搬送および画像転写用の転写ベルト１０として使用する。
【００３２】
図1に示す画像形成装置は、回転可能な感光ドラム１を有し、この感光ドラム１の周囲
に、帯電チャージャー２と、レーザー光を使用する光書込装置３と、トナーを収容する現像器４とが配置されている。また、前記した本発明の樹脂ベルトである転写ベルト１００が、４つのローラー（図１には２つのローラー６、７のみ図示されている）に張架されて横向きに配置されており、この転写ベルト１０の一部に近接して転写帯電器１１が設けられている。
【００３３】
一方、転写紙１３に転写せず、ベルト上に残留したトナーは、クリーニングブレード１４で掻き取られ、トナーの無い状態でベルトは感光ドラム側に戻される。
このような構成の画像形成装置において、感光ドラム１は一定速度Ｖｆで矢印方向に回
転駆動される。まず、この感光ドラム１の表面が、帯電チャージャー２により一様に帯電させられ、レーザー光を用いた光書込装置３により静電潜像が形成される。そして、静電潜像部分に、現像器４から電荷付与されたトナー５が付着し、トナー像として顕像化される。
【００３４】
一方、転写ベルト１０は感光ドラムと同様に一定速度Ｖｆで矢印方向に循環し、転写領域に達すると、感光ドラム１上に顕像化されたトナー５が、転写帯電器１１により転写ベルト１０に転写される。その後、転写されたトナーは、ベルトに吸着されたまま、さらに下流側（図１左側）に搬送され、２次転写ローラー１２により、転写紙１３に転写され、未図示の定着装置により転写紙上にトナー像が定着される。
【００３５】
以上説明した構成において、上記得られた転写ベルト１０を市販の画像形成装置の転写ベルト１０として使用すると、表面形状加工を行ったことで、ベルト表層材料とクリーングブレードの接触面積が減少し両者の密着力を低下したことで、高温・高湿環境（３０℃／８０％）下においても、ベルトの回転に伴うブレードの巻き込みは発生しなかった。一方、接触面積の減少により、ベルトとブレードの滑り性も向上したので、１０００００枚通紙後も、トナーのクリーニング性能の低下は無く、残トナーはすべてブレードにより、ベルト上から除去されていた。さらに、本実施例では、転写ベルトの基層材料及び、表層材料共に最適な抵抗値に調整した結果、トナーの飛び散り等が発生せず、高精細な画像を得ることが可能となった。
【００３６】
(実施例-2) 
本実施例では、ベルト表層材料の形状加工に、実施例１で示した、ガラスビーズによるブラスト処理ではなく、ラッピングフィルム研磨処理を行った。具体的には、得られた樹脂ベルトを円筒状の保持具に保持し、１２μｍの酸化アルミニウム砥粒を分散させたラッピングフィルム（インペリアルラッピングフィルムシート：住友スリーエム（株）製）に押し付けて、樹脂ベルトを回転させることで、ベルト周方向に対し、表層材料表面に規則的な筋状研磨目を付与した。ここで得られたベルトの幅方向のＲｚは０．３μｍであった。なお、本実施例において、ベルト表面形状加工にラッピングフィルムを用いた以外の製造工程は全て実施例１と実質的に同様である。
【００３７】
また、ここで実施例１のブラスト処理により付与された表面粗し形状が、ベルト周・幅方向にわたり、ランダムな方向性であったのに対し、本実施形態ではベルトを保持具に固定、回転させながらラッピングフィルムを用いて表面形状を形成する点で、付与される表面粗し方向は、ベルト周方向のみの一定方向であった。この方向はベルト回転方向と一致しており、さらにラッピング処理は、ブラスト処理と比較して均一な深さ、幅方向で表面形状を形成できている点で、実施例１よりもベルト面内全体にわたってブレードによるクリーニング性能が向上した。
【００３８】
ここで、実施例1と同様に得られた転写ベルトを市販の画像形成装置の転写ベルトとして使用すると、トナーの飛び散り等が発生せず、高精細な画像を得ることができた。さらに、実機におけるベルト上残留トナーのクリーニング性能が実施例１では１０００００枚を超える通紙後に若干のクリーニング不良が発生したのに対し、本実施例では２０００００枚通紙後もクリーニング不良等の発生が見られなかった点で、ベルト表面粗しを、ラッピングフィルムで形成することで、一定方向に均一な粗し形状を付与でき、実機におけるベルト耐久性能が向上することが確認できた。さらに、実施例１と比較して均一な粗し形状を得られた結果、相手部材であるクリーニングブレードに対しても、ダメージが少なく２０００００枚通紙後もブレードの磨耗や欠けは実施例１と比較して、非常に少なかった。
【００３９】
（比較例-１）
以下に第一の実施例の比較例を示す。本実施例では実施例１に記載のブラスト処理によるベルト表面粗しを行わなかった以外は、材料、添加量、コート膜厚、塗布方法は全て実施例１と同様である。本比較例で使用したベルト表面の表面粗さはＲｚ＝０．０５μｍであった。本比較例においては、ベルト表面粗し形状を付与しなかったため、実機における評価で、ベルトとクリーニングブレードの滑り性が悪く、それに伴ってベルト上の残留トナーをクリーニングブレードで全て掻き取れないことで、評価初期から、微量のトナーがベルト上に残りクリーニング不良が発生した。さらに１５０枚通紙したところで、ベルトとブレードの高密着力が原因で、ベルトの回転に伴うブレードの巻き込みが発生し、ブレードの破損を生じた。
【００４０】
（比較例-2）
本実施例で使用する材料、コート膜厚、塗布方法、表面形状付与方法はは全て実施例２
と同様であるが、本比較例ではラッピングフィルムとして、５０μｍの酸化アルミニウム砥粒を分散させたラッピングフィルムを用いた。これにより得られたベルト表面の表面粗さはＲｚ＝１．０μｍであった。これを図1の転写ベルトとして使用した場合、転写後のベルト上残留トナーが、粗した溝形状に入り込むことで、ベルト面内全面にわたってトナーがベルト上に残り、明らかなクリーニング不良が、評価の初期段階から発生した。
【００４１】
以上の様に、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを含有する組成物を硬化して得られる硬化性樹脂を含有する表面層では表面粗さを調節することで極めて優れた結果が得られた。
【００４２】
以下に、実施例及び比較例の結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
2007183401.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例１での管状フィルムを転写ベルトとして使用した画像形成装置の説明図である
【図２】基層及び、表層の２層構成からなる中間転写ベルトの断面模式図である。
【符号の説明】
【００４５】
１        感光ドラム
２        帯電チャージャー
３        光書込装置
４        現像器
５        トナー
６，７    駆動ロ−ラ−
８，９    駆動ローラー
１０      転写ベルト
１１      帯電器
１２      ２次転写ローラー
１３      紙（転写紙）
１４      クリーニングブレード
１５      転写ベルト基層
１６      転写ベルト表層
【図１】
2007183401.tif 000004
【図２】
2007183401.tif 000005