JP6693315B2 - 中間転写ベルト、画像形成装置、及び画像形成方法 - Google Patents
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Description
前記課題を解決するため、比較的柔軟性のある弾性層を基層上に積層した中間転写ベルトが提案されている。また、弾性層上に新たに保護層を設ける方法が提案されているが、十分に転写性能の高い材料をコートした場合、弾性層の柔軟性に追従できず、割れや剥がれが発生するという問題がある。更に、表面に粒子を付着することにより転写性を向上させる提案がなされている。
また、シリコーン樹脂やフッ素樹脂等の有機粒子を用いることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
基層と、該基層上に、球状粒子を有し該球状粒子により凹凸形状を有する弾性層とを備え、
前記球状粒子として10%変形時の圧縮強度が0.1MPa以上30MPa以下であり、かつ復元率が15%以上50%以下である柔軟性粒子を含む。
本発明の中間転写ベルトは、像担持体上に形成された潜像をトナーにより現像して得られたトナー像が転写される中間転写ベルトであって、
基層と、該基層上に、球状粒子を有し該球状粒子により凹凸形状を有する弾性層とを備え、
前記球状粒子として10%変形時の圧縮強度が0.1MPa以上30MPa以下であり、かつ復元率が15%以上50%以下である柔軟性粒子を含み、10%変形時の圧縮強度が30MPaより大きく、かつ復元率が15%未満である高硬度粒子を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の部材を有する。
前記基層は、樹脂と、電気抵抗調整剤とを含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
前記樹脂としては、難燃性の観点から、例えば、PVDF、ETFE等のフッ素系樹脂;ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂などが挙げられる。これらの中でも、機械強度(高弾性)、及び耐熱性の点から、ポリイミド樹脂又はポリアミドイミド樹脂が好ましい。
前記電気抵抗調整剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属酸化物、カーボンブラック、イオン導電剤、導電性ポリマーなどが挙げられる。
前記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、酸化珪素などが挙げられる。また、分散性をよくするため、前記金属酸化物に予め表面処理を施したものなどが挙げられる。
前記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、ガスブラックなどが挙げられる。
前記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、過塩素酸リチウムなどが挙げられる。
前記導電性ポリマーとしては、例えば、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリパラフェニレンビニレンなどが挙げられる。
前記電気抵抗調整剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記含有量が、前記好ましい範囲の下限値以上であると、電気抵抗を調整する効果が得られないことがあり、前記好ましい範囲の上限値以下であると、中間転写ベルトの良好な機械強度が得られる。
前記その他の成分としては、例えば、分散助剤、補強剤、潤滑剤、熱伝導剤、酸化防止剤などが挙げられる。
前記基層の平均厚みが、30μm以上150μm以下であると、中間転写ベルトの耐久性の点で有利である。
なお、前記基層に関しては、走行安定性を高めるために、厚みムラはなるべく無くすことが好ましい。
前記弾性層は、球状粒子を有し該球状粒子により凹凸形状を有していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、弾性材料を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
前記弾性層表面の凹凸形状は、例えば、弾性層表面をオリンパス株式会社製 LEXT OLS4100で観察することにより、確認することができる。
前記弾性材料としては、十分な柔軟性(弾性)を有する材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、樹脂、エラストマー、ゴムなどが挙げられる。これらの中でも、エラストマー、ゴムが好ましい。
前記熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリエーテル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリアクリル系熱可塑性エラストマー、ポリジエン系熱可塑性エラストマー、シリコーン変性ポリカーボネート系熱可塑性エラストマー、フッ素系共重合体などが挙げられる。
前記熱硬化性エラストマーとしては、例えば、ポリウレタン系熱硬化性エラストマー、シリコーン変性エポキシ系熱硬化性エラストマー、シリコーン変性アクリル系熱硬化性エラストマーなどが挙げられる。
これらの中でも、耐オゾン性、柔軟性、粒子との接着性、難燃性付与、及び耐環境安定性の点から、アクリルゴムが特に好ましい。
前記アミン化合物としては、脂肪族多価アミン架橋剤、芳香族多価アミン架橋剤などが挙げられる。
前記脂肪族多価アミン架橋剤としては、例えば、ヘキサメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンカーバメイト、N,N’−ジシンナミリデン−1,6−ヘキサンジアミンなどが挙げられる。
前記芳香族多価アミン架橋剤としては、例えば、4,4’−メチレンジアニリン、m−フェニレンジアミン、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、4,4’−(m−フェニレンジイソプロピリデン)ジアニリン、4,4’−(p−フェニレンジイソプロピリデン)ジアニリン、2,2’−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、4,4’−ジアミノベンズアニリド、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン、1,3,5−ベンゼントリアミン、1,3,5−ベンゼントリアミノメチルなどが挙げられる。
前記架橋剤の含有量は、アクリルゴム100質量部に対して、0.05質量部以上20質量部以下が好ましく、0.1質量部以上5質量部以下がより好ましい。
前記架橋剤の含有量が、0.05質量部以上20質量部以下であると、架橋が適正に行われ、架橋物の形状維持、弾性等の物性が良好である。
前記架橋促進剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記多価アミン架橋剤と組み合わせて用いることができる架橋促進剤であることが好ましく、例えば、グアニジン化合物、イミダゾール化合物、第四級オニウム塩、第三級ホスフィン化合物、弱酸のアルカリ金属塩などが挙げられる。
前記グアニジン化合物としては、例えば、1,3−ジフェニルグアニジン、1,3−ジオルトトリルグアニジンなどが挙げられる。
前記イミダゾール化合物としては、例えば、2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾールなどが挙げられる。
前記第四級オニウム塩としては、例えば、テトラn−ブチルアンモニウムブロマイド、オクタデシルトリ−n−ブチルアンモニウムブロマイドなどが挙げられる。
前記多価第三級アミン化合物としては、例えば、トリエチレンジアミン、1,8−ジアザ‐ビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7(DBU)などが挙げられる。
前記第三級ホスフィン化合物としては、例えば、トリフェニルホスフィン、トリ−p−トリルホスフィンなどが挙げられる。
前記弱酸のアルカリ金属塩としては、例えば、ナトリウム又はカリウムのリン酸塩、炭酸塩等の無機弱酸塩あるいはステアリン酸塩、ラウリル酸塩等の有機弱酸塩などが挙げられる。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、電気抵抗調整剤、難燃性を得るための難燃剤、酸化防止剤、補強剤、充填剤、加硫促進剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
加熱温度は、130℃以上220℃以下が好ましく、140℃以上200℃以下がより好ましい。架橋時間は30秒間以上5時間以下が好ましい。
加熱方法としては、例えば、プレス加熱、蒸気加熱、オーブン加熱、熱風加熱などのゴムの架橋に用いられる方法を適宜選択すればよい。また、一度架橋した後に、架橋物の内部まで確実に架橋させるために、後架橋を行ってもよい。前記後架橋は、加熱方法、架橋温度、形状などにより異なるが、1時間以上48時間以下で行うことが好ましい。前記後架橋を行う際の加熱方法、加熱温度は適宜選択することができる。
前記マイクロゴム硬度は、市販のマイクロゴム硬度計を使用することができ、例えば、高分子計器株式会社の「マイクロゴム硬度計MD−1」などを用いて測定することができる。
前記弾性層の厚みとは、前記粒子を除いた、前記弾性層の弾性材料の厚みを指し、例えば、粒子が存在していない領域の弾性材料の厚みとすることができる。
前記平均厚みは、任意に10点の厚みを測定した際の平均値である。なお、前記厚みは、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM、株式会社キーエンス製、装置名:VE−7800)で断面を観察することにより測定することができる。
前記球状粒子としては、柔軟性粒子を含み、更に高硬度粒子を含むことが好ましい。
前記柔軟性粒子としては、10%変形時の圧縮強度が0.1MPa以上30MPa以下であり、かつ復元率が15%以上50%以下であることが好ましい。
前記10%変形時の圧縮強度が0.1MPa以上30MPa以下であり、かつ前記復元率が15%以上50%以下であると、低温低湿環境(10℃で15%RH)においてベルト表面からの粒子の脱離が生じ難く、耐久性を向上できる。
まず、球状粒子1個に対し、負荷速度0.98mN/秒で試験力をかけた際に、変位量が粒子径の10%に達した時点の試験力を圧縮強度(MPa)とする。
−圧縮強度の測定条件−
・試験温度:23℃で50%RH
・上部加圧圧子:直径50μmのダイヤモンド平面圧子
・下部加圧板:SKS平板
・測定モード:圧縮試験
・負荷速度:0.98mN/秒間
・最大荷重:粒子径の10%に達するまで
復元率(%)=[粒子径の変位量(μm)/粒子径(μm)]×100・・・数式1
−復元率の測定条件−
・試験温度:23℃で50%RH
・上部加圧圧子:直径50μmのダイヤモンド平面圧子
・下部加圧板:SKS平板
・測定モード:除荷試験
・負荷速度:0.98mN/秒間
・最大荷重:9.8mN
前記高硬度粒子としては、10%変形時の圧縮強度が30MPaより大きく、かつ復元率が15%未満であることが好ましい。
前記10%変形時の圧縮強度が30MPaより大きく、かつ前記復元率が15%未満であると、高温高湿環境(30℃で85%RH)における転写性能及びクリーニング性を向上できる。
前記高硬度粒子の10%変形時の圧縮強度及び復元率は、前記柔軟性粒子と同様にして測定することができる。
また、前記高硬度粒子は重合法などにより、球状に作製された粒子であることが好ましく、更には、真球に近い単分散粒子であることが好ましい。前記単分散粒子とは、単一粒子径の粒子という意味ではなく、粒度分布が極めてシャープであることを指し、具体的には、±(平均粒径×0.5)μm以下の分布幅のものが好ましい。前記平均粒径B2が1.0μm以上であると、粒子による転写性能を向上することができ、15μm以下であると、粒子間の隙間を小さくでき、表面粗さが小さくなり、転写性が良好になる。更には、連続画像出力時における帯電電位の蓄積による画像乱れの発生を抑制することができる。
前記個数比率(A1:B1)が8:2〜2:8であると、低温低湿環境においてベルト表面からの粒子の脱離が生じ難く、高温高湿環境においても転写性を向上できる。
これらの中でも、前記弾性層の厚み方向に単一層で形成される形態が、前記弾性層の上に球状粒子をそのまま直接塗布して、ならすことにより容易に均一に整列させることができ、安定した高品質画像を維持することができる点で、好ましい。
前記埋没率とは、球状粒子の深さ方向の径の弾性層に埋没している率のことであるが、ここで言う、埋没率は、すべての球状粒子が50%を超え100%に満たないという意味ではなく、ある視野で見たときの平均埋没率で表したときの数値が50%を超え100%に満たなければよい。しかし、埋没率50%のときは、電子顕微鏡による断面観測において、弾性層中へ完全埋没している粒子が殆ど観測されない(弾性層中に完全に埋没している球状粒子の個数%は球状粒子全体のうち5%以下)。
これを形成するために、柔軟性粒子及び高硬度粒子はそれぞれ、できるだけ粒径の揃った粒子を用いることが好ましいが、これを用いなくてもある粒径のものが選択的に表面に形成できる方法により表面を形成して前記粒径分布幅となる構成としてもよい。
前記球状粒子による弾性層表面の占有面積率としては、60%以上が好ましい。前記占有面積率が60%以上であると、樹脂部分の露出が適正であり、良好な転写性が得られる。
本発明の中間転写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、80℃以上150℃以下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℃以上450℃以下の高温加熱処理(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。充分に冷却後、引き続き、弾性層を積層する。
ここで、前記粒子層の形成方法としては、図5に示すように、粉体供給装置35と押し当て部材33を設置し、回転させながら粉体供給装置35から柔軟性粒子又は柔軟性粒子及び高硬度粒子34を弾性層32の表面に均一にまぶし、表面にまぶされた前記柔軟性粒子又は前記柔軟性粒子及び前記高硬度粒子を押し当て部材33により一定圧力にて押し当てる。
押し当て部材33により、弾性層へ粒子を埋設させつつ、余剰な粒子を取り除く。本発明では、特に単分散の粒子を用いるために、このような押し当て部材でのならし工程のみの簡単な工程で、均一な単一粒子層を形成することが可能である。埋没率の調整は、ここでの押し当て部材の押し当て時間の長さにより調整する。
前記粒子の弾性層中への埋没率の調整は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、押し当て部材の押圧力を加減することにより、容易に果たすことができる。例えば、流延塗工液の粘度、固形分、溶剤の使用量、粒子の材質等にもよるが、目安として、流延塗工液の粘度100mPa・s以上100,000mPa・s以下において、押圧力を、1mN/cm以上1,000mN/cm以下の範囲とすることにより、前記50%以上100%以下の埋没率を比較的容易に達成することができる。
粒子を均一に表面に並べた後、回転させながら所定温度、所定時間で加熱することにより、硬化させ粒子を埋設させた弾性層を形成する。充分に冷却後、金型から基層ごと脱離させ、所望のシームレスベルト(中間転写ベルト)を得ることができる。
前記中間転写ベルトの抵抗は、カーボンブラック、イオン導電剤の量を可変することにより調整される。この際、粒子の大きさや占有面積率によって抵抗が変わりやすいので注意する。
前記抵抗の測定は、市販の計測器を使用できるが、例えば、ダイアインスツルメンツ社製のハイレスタを使用することにより測定することができる。
本発明の画像形成装置は、潜像が形成され、トナー像を担持可能な像担持体と、前記像担持体上に形成された潜像をトナーで現像する現像手段と、前記現像手段により現像された前記トナー像が一次転写される中間転写体と、前記中間転写体上に担持された前記トナー像を記録媒体に二次転写する転写手段と、を有し、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段を有する。
前記中間転写体が、本発明の前記中間転写ベルトである。
この場合、前記画像形成装置がフルカラー画像形成装置であって、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ものが好ましい。
前記現像工程において現像された前記トナー像を中間転写体上に転写する一次転写工程と、
前記中間転写体上に担持された前記トナー像を記録媒体に転写する二次転写工程と、を含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
前記中間転写体が、本発明の前記中間転写ベルトである。
図7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、二次転写ユニット600の二次転写電荷付与手段である二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、単層又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7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。前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ー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、二次転写対向ローラ510に張架された中間転写ベルト501と二次転写バイアスローラ605によりニップが形成された二次転写部に、前記中間転写ベルト501上のトナー像の先端がさしかかるときに、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われる。
図8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、及び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。
球状粒子(柔軟性粒子、高硬度粒子)の10%変形時の圧縮強度は、株式会社島津製作所製の微小圧縮試験機MCTを用いて、下記測定条件にて測定した。なお、中間転写ベルト表面の球状粒子は、ラッピングフィルムでベルト表面をこすって採取した。
まず、球状粒子1個に対し、負荷速度0.98mN/秒で試験力をかけた際に、変位量が粒子径の10%に達した時点の試験力を圧縮強度(MPa)とする。
−圧縮強度の測定条件−
・試験温度:23℃で50%RH
・上部加圧圧子:直径50μmのダイヤモンド平面圧子
・下部加圧板:SKS平板
・測定モード:圧縮試験
・負荷速度:0.98mN/秒間
・最大荷重:粒子径の10%に達するまで
球状粒子(柔軟性粒子、高硬度粒子)の復元率は、9.8mNの荷重を掛けた後、荷重を0.98mNまで減少させた時の変位(粒子径の変位)量を測定し、測定された粒子径の変位量と、荷重をかける前の球状粒子の粒子径から、下記数式1により、復元率(%)を求めた。なお、中間転写ベルト表面の粒子は、ラッピングフィルムでベルト表面をこすって採取した。
復元率(%)=[粒子径の変位量(μm)/粒子径(μm)]×100・・・数式1
−復元率の測定条件−
・試験温度:23℃で50%RH
・上部加圧圧子:直径50μmのダイヤモンド平面圧子
・下部加圧板:SKS平板
・測定モード:除荷試験
・負荷速度:0.98mN/秒間
・最大荷重:9.8mN
走査型電子顕微鏡(装置名:VE−7800、SEM、株式会社キーエンス製)を用いて、球状粒子を倍率5,000倍で観察することにより測定した。視野内の任意の球状粒子(柔軟性粒子、高硬度粒子)10個の大きさを測定し、平均した値を平均粒径とした。
前記個数比率(A1:B1)の測定方法は、中間転写ベルト表面をレーザー顕微鏡(装置名:LEXT OLS−4100、オリンパス株式会社製)を用いて、倍率200倍で観察し、視野内の柔軟性粒子の個数A1及び高硬度粒子の個数B1を計測し、算出した。
球状粒子(柔軟性粒子、高硬度粒子)を平滑な測定面上に均一に分散付着させ、球状粒子100個について、カラーレーザー顕微鏡(装置名:VK−8500、株式会社キーエンス製)を用いて、任意の倍率(例えば、1,000倍)に拡大して、図1〜図3に示すように、100個の粒子の長軸r1(μm)、短軸r2(μm)、厚みr3(μm)を測定し、それらの算術平均値を求め、長軸と短軸との比(r2/r1)が0.9以上1.0以下で、厚みと短軸との比(r3/r2)が0.9以上1.0以下の範囲であるものを真球状の粒子とした。
<中間転写ベルトの作製>
−基層用塗工液の調製−
まず、ポリイミド樹脂前駆体を主成分とするポリイミドワニス(商品名:U−ワニスA、宇部興産株式会社製)に、予め、ビーズミルにてN−メチル−2−ピロリドン中に分散させたカーボンブラック(商品名:SpecialBlack4、エボニックデグサ社製)の分散液を、カーボンブラック含有量がポリアミック酸の固形分に対して17質量%になるように調合し、よく攪拌混合して、基層用塗工液を調製した。
次に、外径500mm、長さ400mmの外面をブラスト処理にて粗面化した金属製の円筒状支持体を型として用い、該型をロールコート塗工装置に取り付けた。
次いで、前記基層用塗工液をパンに流し込み、塗布ローラの回転速度40mm/secで基層用塗工液を汲み上げ、規制ローラと塗布ローラのギャップを0.6mmとして、塗布ローラ上の基層用塗工液の厚みを制御した。
その後、円筒状支持体の回転速度を35mm/secに制御して塗布ローラに近づけ、前記塗布ローラとのギャップを0.4mmとして前記塗布ローラ上の基層用塗工液を均一に円筒状支持体上に転写塗布した後、回転を維持しながら熱風循環乾燥機に投入して、110℃まで徐々に昇温して30分間加熱、更に昇温して200℃で30分間加熱し、回転を停止した。
その後、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分間加熱処理(焼成)した。充分に冷却し、平均厚み60μmのポリイミド基層ベルトを作製した。
下記に示す各成分及び含有量で配合し、混練することにより、ゴム組成物を調製した。
・アクリルゴム(日本ゼオン株式会社製、NipolAR12):100質量部
・ステアリン酸(日油株式会社製、ビーズステアリン酸つばき):1質量部
・赤リン(燐化学工業株式会社製、ノーバエクセル140F):10質量部
・水酸化アルミニウム(昭和電工株式会社製、ハイジライトH42M):40質量部
・架橋剤(デュポン ダウ エラストマー ジャパン社製、Diak.No.1、ヘキサメチレンジアミンカーバメイト):0.6質量部
・架橋促進剤(Safic alcan社製、VULCOFAC ACT55(70質量%の1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7と二塩基酸との塩、30質量%のアモルファスシリカ)):0.6質量部
・導電剤(日本カーリット株式会社製、QAP−01、過塩素酸テトラブチルアンモニウム):0.3質量部
前記ゴム溶液を先に作製したポリイミド基層が形成された円筒状支持体を回転させながらポリイミド基層上に、ノズルよりゴム溶液を連続的に吐出しながら円筒状支持体の軸方向に移動させ螺旋状に塗布した。塗布量としては最終的な弾性層の平均厚みが400μmになるようなゴム溶液量の条件とした。その後、ゴム溶液が塗布された円筒状支持体をそのまま回転しながら熱風循環乾燥機に投入し、昇温速度4℃/分間で90℃まで昇温して30分間加熱した。
次に、熱風循環乾燥機から取り出して冷却した後、図5に示すように、柔軟性粒子であるポリウレタン樹脂粒子34(商品名:ダイミックビーズUCN−8070CMクリヤー、平均粒径7μm、大日精化工業株式会社製)を弾性層32の表面に満遍なくまぶし、ポリウレタンゴムブレード(東洋ゴム株式会社製、T7050)からなる押し当て部材33を、押圧力100mN/cmで押し当てて弾性層表面に固定化した。
次いで、再び熱風循環乾燥機に投入して、昇温速度4℃/分間で170℃まで昇温して60分間加熱処理し、中間転写ベルトAを作製した。
得られた中間転写ベルトAにおけるポリウレタン樹脂粒子の圧縮強度は3.6MPa、復元率は42.5%であった。
実施例1において、柔軟性粒子であるポリウレタン樹脂粒子を、柔軟性粒子である架橋ポリメタクリル酸ブチル樹脂粒子(商品名:BM30X−5、平均粒径5μm、積水化成品工業株式会社製)に変更した以外は、実施例1と同様にして、中間転写ベルトBを作製した。
得られた中間転写ベルトBにおける架橋ポリメタクリル酸ブチル樹脂粒子の圧縮強度は18.9MPa、復元率は19.7%であった。
実施例1において、柔軟性粒子であるポリウレタン樹脂粒子を、柔軟性粒子である架橋ポリアクリル酸エステル樹脂粒子(商品名:AFX−8、平均粒径8μm、積水化成品工業株式会社製)に変更した以外は、実施例1と同様にして、中間転写ベルトCを作製した。
得られた中間転写ベルトCにおける架橋ポリアクリル酸エステル樹脂粒子の圧縮強度は11.5MPa、復元率は24.6%であった。
実施例1において、柔軟性粒子であるポリウレタン樹脂粒子を、柔軟性粒子である低密度ポリエチレン樹脂粒子(商品名:LE−1080、平均粒径6μm、住友精化株式会社製)に変更した以外は、実施例1と同様にして、中間転写ベルトDを作製した。
得られた中間転写ベルトDにおける低密度ポリエチレン樹脂粒子の圧縮強度は25.6MPa、復元率は17.5%であった。
実施例1において、柔軟性粒子であるポリウレタン樹脂粒子を、柔軟性粒子であるエチレンとメチルメタクリラートの共重合(EMMA)樹脂粒子(商品名:ソフトビーズA、平均粒径10μm、住友精化株式会社製)に変更した以外は、実施例1と同様にして、中間転写ベルトEを作製した。
得られた中間転写ベルトEにおけるEMMA樹脂粒子の圧縮強度は28.3MPa、復元率は15.5%であった。
実施例1において、球状粒子として、柔軟性粒子であるポリウレタン樹脂粒子(商品名:ダイミックビーズUCN−8070CMクリヤー、平均粒径7μm、大日精化工業株式会社製)と、高硬度粒子であるメラミン樹脂粒子(商品名:エポスターS21、平均粒径1.2μm、株式会社日本触媒製)と、の2種を用い、前記柔軟性粒子と前記高硬度粒子の混合割合を5:5に調合し、よく撹拌した調合物を、弾性層32の表面に満遍なくまぶし、ポリウレタンゴムブレード(製品名:T7050、東洋ゴム株式会社製)からなる押し当て部材33を、押印圧100mN/cmで押し当てて弾性層表面に固定化した。
次いで、再び熱風循環乾燥機に投入して、昇温速度4℃/分間で170℃まで昇温して60分間加熱処理し、中間転写ベルトFを作製した。作製した中間転写ベルトFの表面の柔軟性粒子の個数A1と高硬度粒子の個数B1の個数比率(A1:B1)を算出した結果、混合割合と同様に5:5であることを確認した。
得られた中間転写ベルトFにおけるポリウレタン樹脂粒子の圧縮強度は3.6MPa、復元率は42.5%、メラミン樹脂粒子の圧縮強度は53.9MPa、復元率は6.1%であった。
実施例6において、高硬度粒子であるメラミン樹脂粒子を高硬度粒子であるシリコーン樹脂粒子(商品名:トスパール2000B、平均粒径6μm、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)に変更した以外は、実施例6と同様にして、中間転写ベルトGを作製した。
得られた中間転写ベルトGにおけるポリウレタン樹脂粒子の圧縮強度は3.6MPa、復元率は42.5%、シリコーン樹脂粒子の圧縮強度は42.1MPa、復元率は4.5%であった。
実施例6において、高硬度粒子であるメラミン樹脂粒子を高硬度粒子であるシリコーン樹脂粒子(商品名:トスパール1110、平均粒径11μm、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)に変更した以外は、実施例6と同様にして、中間転写ベルトHを作製した。
得られた中間転写ベルトHにおけるポリウレタン樹脂粒子の圧縮強度は3.6MPa、復元率は42.5%、シリコーン樹脂粒子の圧縮強度は43.5MPa、復元率は3.9%であった。
実施例6において、柔軟性粒子であるポリウレタン樹脂粒子を柔軟性粒子であるエチレンとメチルメタクリラートの共重合(EMMA)樹脂粒子(商品名:ソフトビーズA、平均粒径10μm、住友精化株式会社製)に変更した以外は、実施例6と同様にして、中間転写ベルトIを作製した。
得られた中間転写ベルトIにおけるEMMA樹脂粒子の圧縮強度は28.3MPa、復元率は15.5%、メラミン樹脂粒子の圧縮強度は53.9MPa、復元率は6.1%であった。
実施例6において、柔軟性粒子であるポリウレタン樹脂粒子と高硬度粒子であるメラミン樹脂粒子の混合割合を5:5から9:1に変更した以外は、実施例6と同様にして、中間転写ベルトJを作製した。作製した中間転写ベルトJの表面の柔軟性粒子の個数A1と高硬度粒子の個数B1の個数比率(A1:B1)を算出した結果、混合割合と同様に9:1であることを確認した。
実施例6において、柔軟性粒子であるポリウレタン樹脂粒子と高硬度粒子であるメラミン樹脂粒子の混合割合を5:5から1:9に変更した以外は、実施例6と同様にして、中間転写ベルトKを作製した。作製した中間転写ベルトKの表面の柔軟性粒子の個数A1と高硬度粒子の個数B1の個数比率(A1:B1)を算出した結果、混合割合と同様に1:9であることを確認した。
実施例1において、柔軟性粒子であるポリウレタン樹脂粒子を、高硬度粒子であるシリコーン樹脂粒子(商品名:トスパール2000B、平均粒径6μm、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)に変更した以外は、実施例1と同様にして、中間転写ベルトLを作製した。
得られた中間転写ベルトLにおけるシリコーン樹脂粒子の圧縮強度は42.1MPa、復元率は4.5%であった。
実施例1において、柔軟性粒子であるポリウレタン樹脂粒子を、高硬度粒子であるメラミン樹脂粒子(商品名:オプトビーズ6500M、平均粒径6.5μm、日産化学工業株式会社製)に変更した以外は、実施例1と同様にして、中間転写ベルトMを作製した。
得られた中間転写ベルトMにおけるメラミン樹脂粒子の圧縮強度は58.2MPa、復元率は7.7%であった。
実施例1において、柔軟性粒子であるポリウレタン樹脂粒子を、以下に示す方法で表面処理した高硬度粒子であるアルミナ粒子に変更した以外は、実施例1と同様にして、中間転写ベルトNを得た。
得られた中間転写ベルトNにおけるアルミナ粒子の圧縮強度は76.0MPa、復元率は2.2%であった。
シランカップリング剤(スルフィド系、信越シリコーン株式会社製、商品名:KBE−846)1質量部をエタノール500質量部に添加し、羽根撹拌機を用いて、撹拌(300rpm、30分間)した。得られた溶液501質量部に、無機粒子としてのアルミナ粒子(日本軽金属株式会社製、A32、平均粒径1μm)100質量部を添加し、羽根撹拌機を用いて、撹拌(300rpm、30分間)した。得られた分散液601質量部を100rpmの撹拌速度で撹拌しながら、減圧下、温度40℃で有機溶媒(エタノール)を除去し、冷却し、濾過し、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離した。次いで、80℃で2時間真空乾燥を行い、表面処理したアルミナ粒子を得た。
実施例1において、柔軟性粒子であるポリウレタン樹脂粒子を、高硬度粒子であるメラミン樹脂粒子(商品名:エポスターS21、平均粒径1.2μm、日本触媒株式会社製)に変更した以外は、実施例1と同様にして、中間転写ベルトOを作製した。
得られた中間転写ベルトOにおけるメラミン樹脂粒子の圧縮強度は53.9MPa、復元率は6.1%であった。
作製した各実施例及び比較例の中間転写ベルトA〜Oを、図8に示すような画像形成装置(RICOH、MP C6502、株式会社リコー製)に搭載し、各画像形成装置を用いて、表面コートしている厚紙(PODグロスコート紙、王子製紙株式会社製、平均厚み128μm)をA4サイズ縦出力、10℃で15%RH環境(低温低湿環境)下、ブラックハーフトーン画像の1万枚通紙を行った。
続いて、前記PODグロスコート紙のA3サイズ紙でブラックハーフトーン画像を10枚出力し、10枚全てで縦スジ異常画像の確認をし、下記基準で評価した。
[評価基準]
◎:縦スジ画像が10枚全てで未発生(転写性が極めて良好)
○:1枚以上2枚以下でうっすらと縦スジが見える箇所が有る(転写性良好)
△:3枚以上5枚以下でうっすらと縦スジが見える
×:6枚以上で縦スジがはっきり見えており、使用不可とした
A4サイズ紙のエッジ部接触箇所(エッジ傷発生部)に該当する部分の中間転写ベルト表面をオリンパス株式会社製 LEXT OLS4100で観察を行い、粒子の脱落の有無を確認した。
弾性層表面をオリンパス株式会社製 LEXT OLS4100で観察することにより、凹凸形状の有無を確認した。
弾性層のマイクロゴム硬度は、高分子計器株式会社の「マイクロゴム硬度計MD−1」を用いて測定した。
弾性層表面の任意の箇所を走査型電子顕微鏡(SEM、株式会社キーエンス製、装置名:VE−7800)用いて断面SEM(5,000倍)で観察することにより、球状粒子10個の球状粒子の深さ方向の径の弾性層に埋没している埋没率(%)の平均値を求めた。
弾性層表面をオリンパス株式会社製 LEXT OLS4100で観察することにより、球状粒子による弾性層表面を占有している面積の割合である占有面積率を求めた。
これに対して、圧縮強度が大きく、復元率が低い高硬度粒子のみを用いた比較例1〜4は、低温低湿環境で球状粒子が脱落し、縦スジ異常画像が発生することがわかった。
作製した実施例6〜11の中間転写ベルトF〜Kを、図8に示すような画像形成装置(RICOH、MP C6502、株式会社リコー製)に搭載し、各画像形成装置を用いて、表面コートしている厚紙(PODグロスコート紙、王子製紙株式会社製、平均厚み128μm)をA4サイズ縦出力、23℃で50%RH環境(中温中湿環境)と、30℃で85%RH環境(高温高湿環境)のそれぞれの環境の下で、シアン、マゼンタの2色ブルーベタ画像の一万枚通紙を行った。
続いて、前記PODグロスコート紙のA3サイズ紙(王子製紙株式会社製)でブルーベタ画像を10枚ずつ出力し、両環境における画像の画像濃度を目視で観察し、下記基準で評価した。
[評価基準]
◎:中温中湿環境とくらべて高温高湿環境での画像濃度の低下なし
○:中温中湿環境とくらべて高温高湿環境の画像濃度が僅かに低い
△:中温中湿環境とくらべて高温高湿環境の画像濃度が○よりも更に低くなっている(実使用可能)
×:中温中湿環境とくらべて画像濃度が低い(実使用不可能)
<1> 像担持体上に形成された潜像をトナーにより現像して得られたトナー像が転写される中間転写ベルトであって、
基層と、該基層上に、球状粒子を有し該球状粒子により凹凸形状を有する弾性層とを備え、
前記球状粒子として10%変形時の圧縮強度が0.1MPa以上30MPa以下であり、かつ復元率が15%以上50%以下である柔軟性粒子を含むことを特徴とする中間転写ベルトである。
<2> 前記球状粒子の10%変形時の圧縮強度が、1MPa以上20MPa以下である前記<1>に記載の中間転写ベルトである。
<3> 前記球状粒子の復元率が、15%以上45%以下である前記<1>から<2>のいずれかに記載の中間転写ベルトである。
<4> 前記球状粒子が、真球状粒子である前記<1>から<3>のいずれかに記載の中間転写ベルトである。
<5> 前記球状粒子の長軸r1(μm)、短軸r2(μm)、厚みr3(μm)とすると、長軸と短軸との比(r2/r1)が0.9以上1.0以下であり、厚みと短軸との比(r3/r2)が0.9以上1.0以下である前記<4>に記載の中間転写ベルトである。
<6> 前記柔軟性粒子が、ポリウレタン樹脂粒子である前記<1>から<5>のいずれかに記載の中間転写ベルトである。
<7> 前記柔軟性粒子が、アクリル樹脂粒子である前記<1>から<6>のいずれかに記載の中間転写ベルトである。
<8> 更に、前記球状粒子として10%変形時の圧縮強度が30MPaより大きく、かつ復元率が15%未満である高硬度粒子を含む前記<1>から<7>のいずれかに記載の中間転写ベルトである。
<9> 前記高硬度粒子がメラミン樹脂粒子である前記<8>に記載の中間転写ベルト。
<10> 前記中間転写ベルト表面における前記柔軟性粒子の個数A1と前記高硬度粒子の個数B1の個数比率(A1:B1)が、8:2〜2:8である前記<8>から<9>のいずれかに記載の中間転写ベルトである。
<11> 前記柔軟性粒子の平均粒径A2と前記高硬度粒子の平均粒径B2との比率(A2/B2)が0.8以上10以下である前記<8>から<10>のいずれかに記載の中間転写ベルトである。
<12> 前記弾性層が、アクリルゴムを含有する前記<1>から<11>のいずれかに記載の中間転写ベルトである。
<13> 前記中間転写ベルトが、シームレスベルトである前記<1>から<12>のいずれかに記載の中間転写ベルトである。
<14> 潜像が形成され、トナー像を担持可能な像担持体と、
前記像担持体上に形成された潜像をトナーで現像する現像手段と、
前記現像手段により現像された前記トナー像が一次転写される中間転写体と、
前記中間転写体上に担持された前記トナー像を記録媒体に二次転写する転写手段と、を有し、
前記中間転写体が、前記<1>から<13>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である。
<15> フルカラー画像形成装置であって、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前記<14>に記載の画像形成装置である。
<16> 潜像が形成され、トナー像を担持可能な像担持体上に形成された潜像をトナーで現像する現像工程と、
前記現像工程において現像された前記トナー像を中間転写体上に転写する一次転写工程と、
前記中間転写体上に担持された前記トナー像を記録媒体に転写する二次転写工程と、を含み、
前記中間転写体が、前記<1>から<13>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方法である。
2 弾性層
3 柔軟性粒子
4 高硬度粒子
Claims (13)
- 像担持体上に形成された潜像をトナーにより現像して得られたトナー像が転写される中間転写ベルトであって、
基層と、該基層上に、球状粒子を有し該球状粒子により凹凸形状を有する弾性層とを備え、
前記球状粒子として10%変形時の圧縮強度が0.1MPa以上30MPa以下であり、かつ復元率が15%以上50%以下である柔軟性粒子を含むことを特徴とする中間転写ベルト。 - 前記球状粒子が、真球状粒子である請求項1に記載の中間転写ベルト。
- 前記柔軟性粒子が、ポリウレタン樹脂粒子である請求項1から2のいずれかに記載の中間転写ベルト。
- 前記柔軟性粒子が、アクリル樹脂粒子である請求項1から3のいずれかに記載の中間転写ベルト。
- 更に、前記球状粒子として10%変形時の圧縮強度が30MPaより大きく、かつ復元率が15%未満である高硬度粒子を含む請求項1から4のいずれかに記載の中間転写ベルト。
- 前記高硬度粒子が、メラミン樹脂粒子である請求項5に記載の中間転写ベルト。
- 前記中間転写ベルト表面における前記柔軟性粒子の個数A1と前記高硬度粒子の個数B1の個数比率(A1:B1)が、8:2〜2:8である請求項5から6のいずれかに記載の中間転写ベルト。
- 前記柔軟性粒子の平均粒径A2と前記高硬度粒子の平均粒径B2との比率(A2/B2)が、0.8以上10以下である請求項5から7のいずれかに記載の中間転写ベルト。
- 前記弾性層が、アクリルゴムを含有する請求項1から8のいずれかに記載の中間転写ベルト。
- 前記中間転写ベルトが、シームレスベルトである請求項1から9のいずれかに記載の中間転写ベルト。
- 潜像が形成され、トナー像を担持可能な像担持体と、
前記像担持体上に形成された潜像をトナーで現像する現像手段と、
前記現像手段により現像された前記トナー像が一次転写される中間転写体と、
前記中間転写体上に担持された前記トナー像を記録媒体に二次転写する転写手段と、を有し、
前記中間転写体が、請求項1から10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。 - フルカラー画像形成装置であって、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請求項11に記載の画像形成装置。
- 潜像が形成され、トナー像を担持可能な像担持体上に形成された潜像をトナーで現像する現像工程と、
前記現像工程において現像された前記トナー像を中間転写体上に転写する一次転写工程と、
前記中間転写体上に担持された前記トナー像を記録媒体に転写する二次転写工程と、を含み、
前記中間転写体が請求項1から10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方法。
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