JP2012177761A - 中間転写ベルト、その製造方法、及び該中間転写ベルトを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも弾性層、該弾性層上に球形粒子が付着または埋没して粒子層が形成され、該弾性層の露出部分の投影面積と該球形粒子の投影面積との和に対する該球形粒子の投影面積(以下、初期の粒子部分占有率とする。)が60%以上である電子写真装置用中間転写ベルトであって、このベルトに9.8Nの荷重をかけて行うMIT試験機にて屈曲半径R=0.38、屈曲角度a=135°で10回屈曲させたとき、該粒子層からの粒子離脱は、粒子部分占有率が(初期の粒子部分占有率−10)%以上であるような範囲であることを特徴とする。
【選択図】図2
Description
ところで、中間転写ベルトは像担持体からトナーを受け取る1次転写と記録媒体へトナーを受け渡す2次転写の機能を持つが、これら1次転写、2次転写共に転写率の向上が求められる。特に2次転写では転写率が低いと記録媒体に転写しきれなかったトナーが中間転写ベルト上に残ってしまい、画像の不具合やフィルミングの原因となりやすい。また昨今、普通紙だけでなく凹凸紙などへのプリント需要が増え、凹凸紙に対応した中間転写ベルトの開発もさかんになってきている。
一般的に凹凸紙へのプリントは普通紙に比べて2次転写率が下がる傾向にあり、その原因は中間転写ベルトが凹凸紙の凹部まで密着しないため、トナーが紙へ転写しきれず中間転写ベルト上に残ってしまうことが挙げられる。
この問題を解決するために、多層構成で層中に弾性層を持ち、凹凸紙への追従性がよい中間転写ベルトの開発が盛んに行われている。
単層ベルトでは屈曲強度や引き裂き強度が高いことが重要であるため、ポリイミドやポリフェニレンサルファイドが用いられる。またそういった材料は光沢度が高く、硬度が高く表面のタック性が低い。
一方、多層弾性ベルトでは、基材層は上記と同様の強度の高い材料が用いられ、その上に弾性層を積層している。弾性層は一般的にゴム系材料が用いられることが多く、弾性層は紙へ対する追従性は良いものの、トナーと接触する表面が未処理のままでは表面にタック感があり、トナーの離型性が悪く、二次転写率が下がってしまう問題があった。
特許文献2には、熱可塑性樹脂やエラストマーやカーボンブラックを溶融混練して押出成形などで樹脂層を成形した後、再度熱プレスで樹脂を溶融し、シリカを埋没させることが提案されている。しかしながら、この公報記載の技術ではシリカの付着状態をコントロールすることが難しい。
また、特許文献3には、シリカ粒子を接着層に埋設させることで耐久性も実現する構成が提案されている。しかしながら、この公報記載の技術ではシリカ粒子をメチルエチルケトン(MEK)中に分散させた塗料をスプレー塗装にてベルト本体の外周面上塗工しているため粒子が単一で存在するのが難しく、重なってしまうなど存在に不均一性が生じ、やはり昨今の電子写真装置の要求される高いレベルの画質を満足しうるものが得られない。
加えて、中間転写ベルトは転写ロール上にてテンションをかけられた状態で使用されたり、紙端部との摩擦がおきたり、使用中のストレスがかかるため、粒子層に十分な付着強度がなければ使用中に粒子が離脱してしまう。粒子層からの粒子の離脱は中間転写ベルトの二次転写率の低下につながるため、弾性層と粒子層の粒子との付着強度を高めることは大変重要である。
なお、以降「電子写真装置」を「画像形成装置」と呼称することがある。
また、中間転写ベルトの初期状態は、弾性層の露出部分の投影面積と球形粒子の投影面積との和の60%以上が該球形粒子の投影面積であれば(即ち、粒子部分の面積が対弾性ゴム部分の面積比で60%以上であれば)粒子離脱後も良好な二次転写性が得られることがわかった。
本発明はこうした知見に基づいてなされたものである。即ち、本発明の上記課題は以下の(1)〜(9)によって達成される。
(2)9.8Nの荷重をかけて行うMIT試験機にて屈曲半径R=0.38、屈曲角度a=135°で100回屈曲させたとき、該粒子層からの粒子離脱は、粒子部分占有率が(初期の粒子部分占有率−20)%以上であるような範囲であることを特徴とする上記(1)に記載の中間転写ベルト。
(3)前記弾性層が熱硬化性樹脂からなることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の中間転写ベルト。
(4)前記球形粒子の平均粒子径bが、1μm<b<6μmであることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の中間転写ベルト。
(5)前記球形粒子が樹脂粒子であることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載の中間転写ベルト。
(6)前記樹脂粒子がシリコーン樹脂粒子であることを特徴とする上記(5)に記載の中間転写ベルト。
(9)前記画像形成装置が各色の現像手段を有する複数の潜像担持体を直列に配置してなるフルカラー画像形成装置であることを特徴とする上記(8)に記載の画像形成装置。
以下、本発明の中間転写ベルトについて説明する。
基材層の構成材料としては、樹脂中に電気抵抗を調整する充填材(又は、添加材)、いわゆる電気抵抗調整材を含有してなるものが挙げられる。
このような樹脂としては、難燃性の観点から、例えば、PVDF、ETFEなどのフッ素系樹脂や、ポリイミド樹脂またはポリアミドイミド樹脂等が好ましく、機械強度(高弾性)や耐熱性の点から、特にポリイミド樹脂又はポリアミドイミド樹脂が好適である。
金属酸化物としては、例えば、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化珪素等が挙げられる。また、分散性を良くするため、前記金属酸化物に予め表面処理を施したものも挙げられる。
カーボンブラックとしては、例えば、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ガスブラック等が挙げられる。
イオン導電剤としては、例えば、テトラアルキルアンモニウム塩、トリアルキルベンジルアンモニウム塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルサルフェート、グルセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン脂肪アルコールエステル、アルキルベタイン、過塩素酸リチウム等が挙げられ、これらを併用して用いてもよい。
なお、本発明における電気抵抗調整材は、上記例示化合物に限定されるものではない。
また、本発明のシームレスベルトの製造方法における少なくとも樹脂成分を含む塗工液には必要に応じて、さらに分散助剤、補強材、潤滑材、熱伝導材、酸化防止剤などの添加材を含有してもよい。
つまり、中間転写ベルトとする場合には、前記樹脂成分(例えば、ポリイミド樹脂前駆体又はポリアミドイミド樹脂前駆体)と電気抵抗調整材の配合を適正に調整した塗工液を用いて、電気特性(表面抵抗及び体積抵抗)と機械強度のバランスが取れたシームレスベルトを製造して用いるのが好ましい。
本発明に用いられるポリイミドとしては、限定されるものではないが芳香族系のポリイミドが好ましい例として挙げられる。芳香族系のポリイミドは、一般的に知られている芳香族多価カルボン酸無水物(又はその誘導体)と芳香族ジアミンとの反応によって、ポリアミック酸(ポリイミド前駆体)を経由して得られる。
すなわち、ポリイミド、特に、芳香族系のポリイミドは、その剛直な主鎖構造により溶媒等に対して不溶であり、また不融の性質を有する。そのため、先ず、芳香族多価カルボン酸無水物と芳香族ジアミンとの反応により、有機溶媒に可溶なポリイミド前駆体(ポリアミック酸、又はポリアミド酸)を合成し、このポリアミック酸の段階で様々な方法で成形加工が行なわれ、その後ポリアミック酸を加熱もしくは化学的な方法で脱水反応させて環化(イミド化)しポリイミドとされる。芳香族系のポリイミドを得る反応を例にその概略を下記式(1)に示す。
また、上記式(1)で表される芳香族多価カルボン酸無水物以外の酸無水物、例えば、エチレンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物等の脂肪族多価カルボン酸無水物も使用可能であり、これらは単独又は前記芳香族多価カルボン酸無水物と併用してもよい。
なお、前記式(1)においては、芳香族多価カルボン酸無水物としたが、その誘導体(例えば、エステル誘導体)であってもよい。
なお、上記式(1)で表される芳香族ジアミン以外の脂肪族系ジアミンも使用可能であり、芳香族ジアミンと併用してもよい。
溶媒は、前記ポリアミック酸を溶解するものであれば特に限定されないが、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンが特に好ましい。
このような例としては、トレニース(東レ社製)、U−ワニス(宇部興産社製)、リカコート(新日本理化社製)、オプトマー(JSR社製)、SE812(日産化学社製)、CRC8000(住友ベークライト社製)等が代表的なものとして挙げられる。
加熱する方法(1)は、ポリアミック酸を、例えば、200〜350℃に加熱処理することによってポリイミドに転化する方法であり、ポリイミド(ポリイミド樹脂)を得る簡便かつ実用的な方法である。
一方、化学的方法(2)は、ポリアミック酸を脱水環化試薬(例えば、カルボン酸無水物と第3アミンの混合物など)により反応した後、加熱処理して完全にイミド化する方法であり、(1)の加熱する方法に比べると煩雑でコストのかかる方法であるため、通常(1)の方法が多く用いられている。
なお、ポリイミドの本来的な性能を発揮させるためには、相当するポリイミドのガラス転移温度以上に加熱して、イミド化を完結させることが好ましい。
このようなイミド化率の測定方法としては、例えば、9〜11ppm付近のアミド基に帰属される1Hと、6〜9ppm付近の芳香環に帰属される1Hとの積分比から算出する核磁気共鳴分光法(NMR法)、フーリエ変換赤外分光法(FT-IR法)、イミド閉環に伴う水分を定量する方法、カルボン酸中和滴定法など種々の方法が用いられているが、中でもフーリエ変換赤外分光法(FT−IR法)は最も一般的な方法である。
すなわち、焼成段階(イミド化処理段階)でのイミド基のモル数を(A)とし、100%イミド化された場合(理論的)のイミド基のモル数を(B)とすると、次により表される。
イミド化率(%)=[(A)/(B)]×100 (i)
(2)イミドの特性吸収の1つである1,380cm−1(イミド環C−N基の変角振動帯)と、ベンゼン環の特性吸収1,500cm−1との吸光度比
(3)イミドの特性吸収の1つである1,720cm−1(イミド環C=O基の変角振動帯)と、ベンゼン環の特性吸収1,500cm−1との吸光度比
(4)イミドの特性吸収の1つである1,720cm−1とアミド基の特性吸収1,670cm−1(アミド基N−H変角振動とC−N伸縮振動の間の相互作用)との吸光度比
また、3000〜3300cm−1にかけてのアミド基由来の多重吸収帯が消失していることを確認すればさらにイミド化完結の信頼性は高まる。
次に、ポリアミドイミドについて説明する。
ポリアミドイミドは、分子骨格中に剛直なイミド基と柔軟性を付与するアミド基を有する樹脂であり、本発明に用いられるポリアミドイミドとしては一般的に知られている構造のものを使用することができ、限定されるものではないが芳香族系のポリアミドイミドが特に好ましい例として挙げられる。
ポリアミドイミド樹脂を合成する方法としては、公知の下記酸クロライド法(a)やイソシアネート法(b)が適用できる。
(a)酸クロライド法:酸無水物基とハロゲン化カルボニル基を有する3価のカルボン酸化合物の誘導体[以下、「酸無水物基を有する3価のカルボン酸化合物の誘導体ハライド」と称することがある。](最も代表的には当該誘導体の酸クロライド化合物が挙げられる。)とジアミンとを溶媒中で反応させ、ポリアミド−アミック酸(ポリアミドイミド樹脂前駆体)を経由してポリアミドイミドを製造する。例えば、特公昭42−15637号公報に記載の方法が知られている。
(b)イソシアネート法:酸無水物基とカルボキシラト基を有する3価のカルボン酸化合物[以下、「酸無水物基を有する3価のカルボン酸の誘導体」と呼称することがある。]とイソシアネート化合物(特に、芳香族イソシアネート化合物が好ましい。)とを溶媒中で反応させてポリアミドイミドを製造する。例えば、特公昭44−19274号公報に記載の方法が知られている。
酸無水物基を有する3価のカルボン酸化合物の誘導体ハライドとしては、例えば、下記構造式(2)及び構造式(3)に示す化合物を使用することができる。
前記構造式(2)又は構造式(3)に示す酸無水物基を有する3価のカルボン酸化合物の誘導体ハライドは芳香族系のポリアミドイミドを得るための原料の一例であって、これらに限られるものではない。
上記構造式(2)又は構造式(3)に示す芳香族系の3価のカルボン酸化合物以外に、脂肪族系の酸無水物基を有する3価のカルボン酸化合物の誘導体ハライドも使用可能であり、芳香族系の誘導体と併用することもできる。
芳香族ジアミンとしては、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、オキシジアニリン、ジアミノ−m−キシリレン、ジアミノ−p−キシリレン、1,4−ナフタレンジアミン、1,5−ナフタレンジアミン、2,6−ナフタレンジアミン、2,7−ナフタレンジアミン、2,2'−ビス−(4−アミノフェニル)プロパン、2,2'−ビス−(4−アミノフェニル)へキサフルオロプロパン、4,4'−ジアミノジフェニルスルホン、4,4'−ジアミノジフェニルエーテル、3,3'−ジアミノジフェニルスルホン、3,3'−ジアミノジフェニルエーテル、3,4−ジアミノビフェニル、4,4'−ジアミノベンゾフェノン、3,4−ジアミノジフェニルエーテル、イソプロピリデンジアニリン、3,3'−ジアミノベンゾフェノン、o−トリジン、2,4−トリレンジアミン、1,3−ビス−(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス−(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス−(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス−[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、4,4'−ビス−(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、2,2'−ビス−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]へキサフルオロプロパン、4,4'−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3'−ジアミノジフェニルスルフィドなどが挙げられる。
脂肪族系ジアミンとしてはメチレンジアミン、ヘキサフルオロイソプロピリデンジアミンなどが挙げられる。
また、ジアミンとして両末端にアミノ基を有するシロキサン系化合物、例えば、1,3−ビス(3−アミノプロピル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシメチル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、α,ω−ビス(3−アミノフェノキシメチル)ポリジメチルシロキサン、1,3,−ビス(2−(3−アミノフェノキシ)エチル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、α,ω−ビス(2−(3−アミノフェノキシ)エチル)ポリジメチルシロキサン、1,3−ビス(3−(3−アミノフェノキシ)プロピル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、α,ω−ビス(3−(3−アミノフェノキシ)プロピル)ポリジメチルシロキサン等を用いればシリコーン変性ポリアミドイミドを得ることができる。
これらを単独又は混合溶媒として用いるのが望ましい。溶媒は、ポリアミド−アミック酸を溶解するものであれば特に限定されないが、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンが特に好ましい。
イミド化の方法としては、前記ポリイミドの場合と同様に加熱処理によりアミック酸を脱水閉環させる方法、及び脱水閉環触媒を用いて化学的に閉環させる方法が用いられる。
加熱処理により脱水閉環させる場合、例えば、反応温度は150〜400℃、好ましくは180〜350℃であり、加熱処理時間は30秒間〜10時間、好ましくは5分間〜5時間である。また、脱水閉環触媒を用いる場合、反応温度は0〜180℃、好ましくは10〜80℃であり、反応時間は数十分間〜数日間、好ましくは2時間〜12時間である。脱水閉環触媒の例としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、安息香酸等の酸無水物等が挙げられる。
イソシアネート法の場合に用いる酸無水物基とカルボキシラト基を有する3価のカルボン酸化合物(酸無水物基を有する3価のカルボン酸の誘導体)としては、例えば、下記構造式(4)及び構造式(5)に示す化合物を使用することができる。
前記構造式(4)又は構造式(5)に示す酸無水物基とカルボキシラト基を有する3価のカルボン酸化合物の誘導体は芳香族系のポリアミドイミドを得るための原料の一例であって、これらに限られるものではない。
上記構造式(4)又は構造式(5)に示す芳香族系の3価のカルボン酸化合物以外に、脂肪族系の3価のカルボン酸化合物も使用可能であり、例えば、芳香族系のカルボン酸化合物と併用することもできる。
イソシアネート化合物としては、特に芳香族イソシアネート化合物(芳香族ポリイソシアネート)が好ましく用いられる。これらの芳香族ポリイソシアネートは単独で使用することもできるし、組み合わせて使用することもできる。
また、必要に応じてこの一部としてヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、トランスシクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、水添m−キシリレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の脂肪族、脂環式イソシアネート及び3官能以上のポリイソシアネートを使用することもできる。
基材層の厚さは50〜80μmくらいが適当である。
次に、上記基材層上に積層する弾性層について説明する。
弾性層は特に、転写材である紙の表面性状に凹凸のあるレザック紙のような紙の表面状態に追従させるためにはできるだけ柔らかいものを選択する方が好ましく、エラストマー材料やゴム材料を用いるのが良い。
本発明においては、この弾性層の表面に粒子層(球形樹脂粒子層)を形成する上で、熱可塑性のものよりも熱硬化性のものの方が好ましい。熱硬化性のものの方が、その硬化反応に寄与する官能基の効果により樹脂粒子との密着性に優れ確実に固定化することが可能である。
また、ゴム材料としては、イソプレンゴム、スチレンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、フッ素ゴム、ウレタンゴム、ヒドリンゴム等が挙げられる。
電気特性を調整するための抵抗調整剤としては、すでに基材層の説明において記述した各種材料が適用できるが、カーボンブラックや金属酸化物などは柔軟性を損なうため、使用量を抑えることが好ましく、イオン導電剤や導電性高分子を用いることも有効である。また、これらの併用でも構わない。
弾性層の膜厚としては、200μm〜2mm程度が好ましい。膜厚が薄いと、転写媒体の表面性状への追従性や転写圧力低減効果が低く好ましくない。厚すぎると、膜の重さが重くなりたわみやすくなり走行性が不安定になったり、ベルトを張架させるためのローラ曲率部での屈曲により亀裂が発生しやすくなるため好ましくない。
次に、上記弾性層上に積層する粒子層について説明する。
粒子層の材料としては特に問わないが、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などの樹脂を主成分としてなる球形粒子が挙げられる。また、これらの樹脂材料からなる粒子の表面を異種材料で表面処理を施したものでも良い。
また、ここで言う樹脂粒子の中には、ゴム材料も含む。ゴム材料で作製された球状粒子の表面を硬い樹脂をコートしたような構成のものも適用可能である。また、中空であったり、多孔質であっても良い。
これらの樹脂中で、滑性を有し、トナーに対しての離型性、耐磨耗性を付与できる機能の高いものとして、シリコーン樹脂粒子が最も好ましい。
これら樹脂を用い、重合法などにより球状の形状に作製された粒子であることが好ましく、本発明においては、真球に近いものほど好ましい。なお、本発明で使用するのに適したシリコーン樹脂粒子は市販されており、例えば商品名:トスパール(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)などが挙げられる。
樹脂粒子の硬度はモース硬度7以下、好ましくは2〜4程度である。7より高いと感光体の表面を傷つけるおそれがある。
次に、本発明におけるベルト表面状態について説明する。
弾性層の露出部分の投影面積と樹脂粒子の投影面積との和の60%以上、好ましくは65%以上が樹脂粒子の投影面積である。弾性層の露出部分の投影面積及び樹脂粒子の投影面積の全体に占める樹脂粒子の投影面積(以降「粒子部分占有率(対弾性ゴム部分)」ともいう)が60%未満であると、トナーがゴム露出部に付着し、二次転写率が低下するといった不具合が生じることがある。
次に、上記本発明の構成のベルトを作製する方法についての一例を説明する。
まず、基材層の作製方法について説明する。
円筒状の型、例えば、円筒状の金属金型をゆっくりと回転させながら、少なくとも樹脂成分を含む塗工液(例えば、ポリイミド樹脂前駆体又はポリアミドイミド樹脂前駆体を含む塗工液)をノズルやディスペンサーのような液供給装置にて円筒の外面全体に均一になるように塗布・流延(塗膜を形成)する。その後、回転速度を所定速度まで上げ、所定速度に達したら一定速度に維持し、所望の時間回転を継続する。そして、回転させつつ徐々に昇温させながら、約80〜150℃の温度で塗膜中の溶媒を蒸発させていく。この過程では、雰囲気の蒸気(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。自己支持性のある膜が形成されたところで金型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℃程度の高温加熱処理(焼成)し、十分にポリイミド樹脂前駆体又はポリアミドイミド樹脂前駆体のイミド化又はポリアミドイミド化を行う。
この弾性層は、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、本発明においては弾性層塗工液を塗布することにより形成することが有効である。
弾性層塗工液においては、液状樹脂または液状エラストマー、液状ゴム等を用いることができる。また、溶剤可溶な樹脂またはエラストマー、ゴム材料を溶剤に溶解した溶液を塗布液として用いることもできる。
少なくともゴム、硫黄、加硫促進剤を含む塗布液を、基材層同様、円筒状の金属金型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にて円筒の基材層表面全体に均一になるように塗布・流延(塗膜を形成)し、昇温速度4℃/分で90℃で1h加熱する。なお、この段階では弾性層は加硫されていない。
十分にレベリングしたところで、図1に示すように、弾性層(1)に接する位置に設けられた樹脂粒子供給部材即ち回転ブラシ(2)を回転させながら、樹脂粒子(3)を弾性層(1)表面に供給する。弾性層(1)上に所望量の樹脂粒子(3)を形成して、対弾性層の粒子部面積比(投影面積)を60%とするには、例えば、回転ブラシ(2)による樹脂粒子(3)の汲み上げ量を加減するなど行うことができる。次いで、好ましくは図示されていないローラーで加圧した後、昇温速度4℃/分で150℃まで昇温し、1時間以上、好ましくは1〜4時間加熱して弾性層(1)を加硫することによりベルトを得る。
前記ローラーでの加圧は50〜100N/m2が好ましく、60〜90N/m2がより好ましい。
〔画像形成装置〕
本発明における画像形成装置に装備されるベルト構成部に用いられるシームレスベルトについて、要部模式図を参照しながら以下に詳しく説明する。なお、模式図は一例であって本発明はこれに限定されるものではない。
図3に示すベルト部材を含む中間転写ユニット(500)は、複数のローラに張架された中間転写体である中間転写ベルト(501)などにより構成されている。この中間転写ベルト(501)の周りには、2次転写ユニット(600)の2次転写電荷付与手段である2次転写バイアスローラ(605)、中間転写体クリーニング手段であるベルトクリーニングブレード(504)、潤滑剤塗布手段の潤滑剤塗布部材である潤滑剤塗布ブラシ(505)などが対向するように配設されている。
このベルト部材である中間転写ベルト(501)は、通常、半導体、又は絶縁体で、単層または多層構造となっているが、本発明においてはシームレスベルトが好ましく用いられ、これによって耐久性が向上すると共に、優れた画像形成が実現できる。また、中間転写ベルトは、感光体ドラム(200)上に形成されたトナー像を重ね合わせるために、通紙可能最大サイズより大きく設定されている。
図3において、帯電チャージャ(203)は、コロナ放電によって感光体ドラム(200)の表面を負電荷で所定電位に一様に帯電する。上記ベルトマーク検知信号に基づき、タイミングを定め、図示しない書き込み光学ユニットにより、Bkカラー画像信号に基づいてレーザ光によるラスタ露光を行う。このラスタ像が露光されたとき、当初一様帯電された感光体ドラム(200)の表面の露光された部分は、露光光量に比例する電荷が消失し、Bk静電潜像が形成される。このBk静電潜像に、Bk現像器(231K)の現像ローラ上の負帯電されたBkトナーが接触することにより、感光体ドラム(200)の電荷が残っている部分にはトナーが付着せず、電荷の無い部分つまり露光された部分にはトナーが吸着し、静電潜像と相似なBkトナー像が形成される。
そして、2次転写対向ローラ(510)に張架された中間転写ベルト(501)と2次転写バイアスローラ(605)によりニップが形成された2次転写部に、上記中間転写ベルト(501)上のトナー像の先端が差しかかるときに、転写紙(P)の先端がこのトナー像の先端に一致するように、レジストローラ(610)が駆動されて、転写紙ガイド板(601)に沿って転写紙(P)が搬送され、転写紙(P)とトナー像とのレジスト合わせが行なわれる。
図4は、4つの異なる色(ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン)のトナー像を形成するための4つの感光体ドラム(21BK)、(21Y)、(21M)、(21C)を備えた4ドラム型のデジタルカラープリンタの一構成例を示す。
画像信号を元に画像処理部で画像処理して画像形成用の黒(BK)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、シアン(C)の各色信号に変換し、画像書込部(12)に送信する。画像書込部(12)は、例えば、レーザ光源と、回転多面鏡等の偏向器と、走査結像光学系、及びミラー群、からなるレーザ走査光学系であり、上記の各色信号に対応した4つの書込光路を有し、画像形成部(13)の各色毎に設けられた像坦持体(感光体)(21BK)、(21M)、(21Y)、(21C)に各色信号に応じた画像書込を行う。
なお、粒子付着状態評価方法は次ぎのようにして行った。
弾性ゴム露出部分/樹脂粒子部分のSEM画像を画像処理ソフトImage−proplus(cyber netics社製)にて画像を2値化して、弾性ゴム露出部分と樹脂粒子部分の面積比を計算することにより、粒子の付着状態を粒子部分占有率(対弾性ゴム部分)で定量化した。
耐折疲労試験機(東洋精機社製)にて樹脂粒子が埋没した下記実施例のサンプルを9.8Nの荷重をかけてそれぞれ屈曲半径R=0.38、屈曲角度135°で10回屈曲、及び100回屈曲させたのち、各々についてSEM観察を行い粒子の離脱しやすさを判定し、樹脂粒子離脱量を測定した。
このとき、投影面積と該球形粒子の投影面積との和に対する該球形粒子の投影面積を、初期の粒子部分占有率とし、上記10回屈曲の後の粒子部分占有率が、(初期の粒子部分占有率−10)%以上である場合をOKとし、これを下回る場合をNGとした。即ち、下記の表1における「初期、粒子部分占有率」(%)に対する「屈曲回数10回後の粒子部分占有率」(%)の差が10を上回るとNGである。
同様に、上記100回屈曲の後の粒子部分占有率が、(初期の粒子部分占有率−20)%以上である場合をOKとし、これを下回る場合をNGとした。即ち、下記の表1における「初期、粒子部分占有率」(%)に対する「屈曲回数100回後の粒子部分占有率」(%)の差が20を上回るとNGである。
図2に示す画像形成装置(リコー社製)の中間転写ベルトに下記実施例1〜6及び比較例1〜3の中間転写ベルトを用い、及びこの装置用現像剤を用いて、A4用紙10万枚ずつの通紙にて耐久評価を行ったのち、SEM観察を行い粒子の離脱状態を観察した。
二次転写率の評価は、単体機(リコー社製)にてベタ画像を出力し、中間転写ベルトから紙へのトナー移動量を量ることで評価した。二次転写率は80%以下がNGである。
次に、外径300mm、長さ300mmの外面をブラスト処理にて粗面化した金属製円筒を型として用い、この円筒型を50rpm(回/分)で回転させながら、上記基材層用塗工液を円筒外面に均一に流延するようにディスペンサーにて塗布した。所定の全量を流し終えて塗膜がまんべんなく広がった時点で、回転数を100rpmに上げ、熱風循環乾燥機に導入して、110℃まで徐々に昇温して60分加熱した。さらに昇温して200℃で20分加熱し、回転を停止、徐冷して成形膜が形成された円筒型を取り出し、これを高温処理の可能な加熱炉(焼成炉)に導入し、段階的に320℃まで昇温して60分加熱処理(焼成)して基材層を形成した。
塩素化パラフィン(トヨパラックス150、東ソー社製) 50部
硫黄(200mesh硫黄、鶴見化学工業社製) 1部
酸化亜鉛(亜鉛華2種、正同化学工業社製) 5部
加硫促進剤(ノクセラーTS、大内新興化学工業社製) 1部
加工助剤(ルナックS−20、花王社製) 0.2部
ヒドロキシスズ酸亜鉛(ALCANEX/ZHSF、水澤化学工業社製) 20部
からなる材料を混練機にて30℃,30分間練ったのち、メチルエチルケトンで固形分30%になるように溶解して弾性層用塗工液を調製した。
この弾性層用塗工液をポリイミド基材層の外面に、基材層の作製と同様にして、均一にディスペンサーを用いて流延して塗布した。塗布量としては最終的な膜厚が300μmになるような液量の条件とした。基材層表面全面の塗布を終えた後、そのまま回転しながら熱風循環乾燥機に投入して、昇温速度4℃/分で90℃まで昇温して60分加熱し、加硫前の弾性層を形成した。
実施例1と同様に弾性層用塗布液を塗布し、熱風循環乾燥機で溶剤をとばした後、加硫前のゴム層に、平均粒子径2μmのシリコーン樹脂粒子トスパール120(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)を図1の装置にて塗布し、ローラーで加圧(80N/m2)したのち再度熱風循環乾燥機に投入して、昇温速度4℃/分で150℃まで昇温して、加硫処理を1時間行った以外は実施例1と同様にして中間転写ベルトを得た。
実施例1と同様に弾性層用塗布液を塗布し、熱風循環乾燥機で溶剤をとばした後、加硫前のゴム層に、平均粒子径2μmのシリコーン樹脂粒子トスパール120(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)を図1の装置にて塗布し、ローラーで加圧することなく、再度熱風循環乾燥機に投入して、昇温速度4℃/分で150℃まで昇温して、加硫処理を1時間行った以外は実施例1と同様にして中間転写ベルトを得た。
実施例1と同様に弾性層用塗布液を塗布し、熱風循環乾燥機で溶剤をとばした後、加硫前のゴム層に、平均粒子径2μmのシリコーン樹脂粒子トスパール120(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)を図1の装置にて塗布し、ローラーで加圧(80N/m2)したのち再度熱風循環乾燥機に投入して、昇温速度4℃/分で150℃まで昇温して、加硫処理を30分行った以外は実施例1と同様にして中間転写ベルトを得た。
実施例1の平均粒子径2μmのシリコーン樹脂粒子トスパール120(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)の代わりに、平均粒子径6μmのシリコーン樹脂粒子トスパール2000B(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)を用いた以外は実施例1と同様にして中間転写ベルトを得た。
実施例1と同様に弾性層用塗布液を塗布し、熱風循環乾燥機で溶剤をとばした後、
昇温速度4℃/分で150℃まで昇温して60分加熱し、加硫処理を1時間行ったゴム層に、平均粒子径2μmのシリコーン樹脂粒子トスパール120(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)を図1の装置にて塗布し、ローラーで加圧(80N/m2)して中間転写ベルトを得た。
評価結果をまとめて表1に示す。
1 弾性層塗工後のベルト
2 回転ブラシ
3 球形樹脂粒子
(図2の符号)
P 転写紙
70 除電ローラ
80 アースローラ
200 感光体ドラム
201 感光体クリーニング装置
202 除電ランプ
203 帯電チャージャ
210 ベルト搬送装置
230 リボルバ現像ユニット
231Y Y現像機
231K Bk現像機
231C C現像機
231M M現像機
270 定着装置
271、272 定着ローラ
500 中間転写ユニット
501 中間転写ベルト
502 トナーシール部材
503 帯電チャージャ
504 ベルトクリーニングブレード
505 潤滑剤塗布ブラシ
506 潤滑剤
507 1次転写バイアスローラ
508 ベルト駆動ローラ
509 ベルトテンションローラ
510 2次転写対向ローラ
511 クリーニング対向ローラ
512 フィードバッグ電流検知ローラ
514 光学センサ
600 2次転写ユニット
601 転写紙ガイド板
605 2次転写バイアスローラ
606 転写紙除電チャージャ
608 クリーニングブレード
610 レジストローラ
801 1次転写電源
802 2次転写電源
(図3の符号)
P 転写紙
10 プリンタ本体
12 画像書込部
13 画像形成部
14 給紙部
15 定着装置
16 レジストローラ
20BK、20M、20Y、20C 現像装置
21BK、21M、21Y、21C 感光体
22 中間転写ベルト
23BK、23M、23Y、23C 1次転写バイアスローラ
25 ベルトクリーニング部材
27 潤滑剤塗布装置
50 転写搬送ベルト
60 2次転写バイアスローラ
Claims (9)
- 少なくとも弾性層、該弾性層上に球形粒子が付着または埋没して粒子層が形成され、該弾性層の露出部分の投影面積と該球形粒子の投影面積との和に対する該球形粒子の投影面積(以下、初期の粒子部分占有率とする。)が60%以上である電子写真装置用中間転写ベルトであって、このベルトに9.8Nの荷重をかけて行うMIT試験機にて屈曲半径R=0.38、屈曲角度a=135°で10回屈曲させたとき、該粒子層からの粒子離脱は、粒子部分占有率が(初期の粒子部分占有率−10)%以上であるような範囲であることを特徴とする中間転写ベルト。
- 9.8Nの荷重をかけて行うMIT試験機にて屈曲半径R=0.38、屈曲角度a=135°で100回屈曲させたとき、該粒子層からの粒子離脱は、粒子部分占有率が(初期の粒子部分占有率−20)%以上であるような範囲であることを特徴とする請求項1に記載の中間転写ベルト。
- 前記弾性層が熱硬化性樹脂からなる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。
- 前記球形粒子の平均粒子径bが、1μm<b<6μmであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の中間転写ベルト。
- 前記球形粒子が樹脂粒子であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の中間転写ベルト。
- 前記樹脂粒子がシリコーン樹脂粒子であることを特徴とする請求項5に記載の中間転写ベルト。
- 基材層上に弾性層、独立した球形粒子が面方向に設けられて凹凸形状を形成させた粒子層を順次積層して中間転写体を製造する方法において、前記基材層上に弾性層形成液を塗布し、加熱した後、この弾性層上に平均粒子径bが1μm<b<6μmである球形粒子を、該弾性層の露出部分の投影面積と該球形粒子の投影面積との和の60%以上が該球形粒子の投影面積となるように乾式塗布し、加圧又は加圧することなく粒子層を形成させた後、1時間以上加熱して該弾性層を加硫することを特徴とする中間転写ベルトの製造方法。
- 像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像をトナーで現像してトナー画像を形成する現像手段と、該トナー画像を中間転写体に転写する中間転写手段と、前記中間転写体に転写されたトナー画像を記録媒体に転写する転写手段と、該記録媒体上に転写されたトナー画像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、前記中間転写体が請求項1〜6のいずれかに記載の中間転写ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
- 前記画像形成装置が各色の現像手段を有する複数の潜像担持体を直列に配置してなるフルカラー画像形成装置であることを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
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