JP6862962B2 - 中間転写体、及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
係る中間転写ベルトにおいて、柔軟性があり、トナー離型性に優れ、転写媒体によらず高い転写率を実現する等の観点から、柔軟性のあるゴム弾性層を基層上に積層し、表面に微粒子からなる層を形成させる構造の中間転写ベルトが種々提案されている。
例えば、特許文献1では、中間転写ベルトの表面を3μm以下の直径のビーズで被覆することが提案されている。特許文献2及び3では、中間転写ベルトの表面を疎水化処理微粒子と親和性のある材料からなる層で形成することが提案されている。特許文献4及び5では、比較的大きめの粒子を、中間転写ベルトの表面層の樹脂に埋設させる構成とすることが提案されている。特許文献6では、アルミナ、窒化ホウ素、ガラスなどの無機粒子をシランカップリング剤で処理した粒子を中間転写ベルトの表面に配することが提案されている。特許文献7及び8では、シリコーン樹脂やフッ素樹脂などの樹脂を主成分としてなる球形粒子を中間転写ベルトの表面に配することが提案されている。
本発明の中間転写体は、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体であって、前記中間転写体は、基層、及び弾性層が積層されたものであり、前記弾性層は、表面に微粒子による凹凸形状を有し、前記微粒子の体積抵抗率が1×100Ω・cm〜1×106Ω・cmであることを特徴とする。
1画面上にハーフトーン画像とベタ画像とを混在するハーフトーンベタ画像を出力する場合、トナー入力量が多いベタ領域の濃度を出すために高い転写電流を掛ける必要がある(いわゆるフルカラーモード)。ここでトナー入力量が少ないハーフトーン領域にも高い転写電流を掛けているので、その部分のトナーは過充電となり逆帯電する。逆帯電したトナーは電界の力では転写できなくなり、結果として転写率が大きく低下する。上記特許文献1から8に記載の中間転写体を用いた場合、フルカラーモードではハーフトーンの転写率が著しく低くなってしまう(特に黒色において顕著に現れる)。
そこで、本発明者は、この新たに認識されたハーフトーンの転写性に関する課題に対し鋭意検討を重ねたところ、弾性層の表面に、1×100Ω・cm〜1×106Ω・cmの体積抵抗率を示す微粒子を配した中間転写体を用いると、この課題が解決できることを見出した。
本発明の中間転写体は、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体であって、
基層と、該基層上に、微粒子を有し該微粒子により凹凸形状を有する弾性層とを備え、
前記微粒子の体積抵抗率は1×100Ω・cm〜1×106Ω・cmであり、さらに必要に応じてその他の部材を有する。
本発明の中間転写体の層構成について図1を用いて説明する。具体的な構成としては、比較的屈曲性が得られる剛性な基層11の上に柔軟な弾性層12が積層されており、その最表面には微粒子13が弾性層上に面方向に独立して配列(埋没)され、一様な凹凸形状をして積層されている。本発明における微粒子13が単一の状態では、粒子同士の層厚方向の重なり合いや、弾性層12中への微粒子13の完全埋没が殆どない。
前記中間転写体は、ベルト状のものやドラム状のもの等があるが、本発明では特に制限はなく、適宜選択できるが、中間転写ベルトであることが好ましく、特に無端ベルト、いわゆるシームレスベルトの中間転写ベルトであることがより好ましい。
以下、具体的態様として、中間転写ベルトを例に説明する。
図1における、基層11について説明する。
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、導電性高分子材料などが挙げられる。
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、前記好ましい範囲よりも少ないと抵抗値の均一性が得られにくくなり、任意の電位に対する抵抗値の変動が大きくなる。また前記好ましい範囲よりも多いと前記中間転写ベルトの機械強度が低下し、実使用上好ましくない。
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。
前記基層の厚みが、30μm以上であれば、亀裂によりベルトが裂けるのを防止でき、150μm以下であれば、曲げによってベルトが割れるのを防止することができる。一方、前記基層の厚みが上記した特に好ましい範囲であると、耐久性の点で有利である。基層に関しては、走行安定性を高めるために、膜厚ムラはなるべく無くすことが好ましい。
図1における、基層11上に積層された弾性層12について説明する。
前記弾性層は、微粒子を有し該微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。以下、アクリルゴムについて説明する。
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。
図1における、前記弾性層の表面に形成された微粒子13について説明する。
微粒子の体積抵抗率は、1×100Ω・cm〜1×106Ω・cmであり、より好ましくは1×101Ω・cm〜1×103Ω・cmである。
前記微粒子の構成材料や構造としては、上記所定の体積抵抗率を示す限り、特に制限はない。適宜目的に応じて選択することができ、例えば単層構造でもよいし、以下に記載するように母体となる粒子に樹脂等をコーティングしてなるコアシェルの2層構造でもよい。
例えば、絶縁粒子やこれよりも抵抗の高い粒子の表面に、導電性の樹脂をコーティングや重合で被覆させたり、あるいは金属を無電解メッキ法で表面に被覆させて、コアシェル構造とした微粒子でもよい。
また、前記微粒子の形状としては、上記所定の体積抵抗率を示す限り、特に制限はない。適宜目的に応じて選択することができ、例えば球状の微粒子でもよいし、あるいは球状でなく不定形の微粒子でもよい。好ましくは、球状の微粒子であり、特に以下に示すような球形度の高い、真球状の微粒子であることが好ましい。
前記微粒子が、上述したコアシェル構造からなる場合、母体粒子の形状が球状であることが好ましい。母体粒子が球状であると、樹脂をコーティングした後の微粒子の形状も容易に球状となりやすいからである。
前記微粒子の大きさとしては、平均粒径が100μm以下であるとよい。微粒子の粒径は、前記弾性層上に微粒子が充填される際、微粒子と微粒子の隙間にトナーが入り込まないような、大きさであれば問題はないが、平均粒径が5μm以下であると好ましく、0.5μm〜5μmであるとより好ましく、1μm〜2μmであると特に好ましい。
前記微粒子としては、高抵抗な粒子の表面に導電性の層をコーティングして得られる微粒子が、転写性の面から特に好ましい。
母体となる高抵抗な粒子に樹脂をコーティングしてなるコアシェル構造の微粒子の模式図を図2Bに示す。図2B中、符号13Aは母体粒子(高抵抗な粒子)を、符号13Bはコーティングされた導電性層を示す。
前記高抵抗な粒子としては、アクリル樹脂粒子、メラミン樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子、ポリアミド樹脂粒子、ポリエステル樹脂粒子、ポリ塩化ビニル樹脂粒子などが挙げられる。
前記高抵抗な粒子の表面に形成される前記導電性の層としては、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオール、ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリ3,4エチレンジオキシチオフェンなどの導電性樹脂をコーティングしてなる導電性樹脂層や、銅、銀などの金属メッキをコーティングしてなる導電性層などが挙げられる。中でも、トナー離型性の観点からポリチオフェン、ポリピロールの導電性樹脂をコーティングしてなる導電性樹脂層がより好ましい。
前記高抵抗な粒子の表面に前記導電性樹脂をコートする方法としては、粒子の表面にスプレー塗工をしてコーティングしてもよいし、公知の方法を用いることもできる。公知の方法としては、例えば特開2007−254558号公報や特開2002−356654号公報などに記載の方法が挙げられる。
前記導電性樹脂としては、市販品を使用することもでき、例えばポリチオフェンとしてはナガセケムテックス株式会社、ヘレウス株式会社、株式会社理学などから入手できる。ポリアニリン、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリ−3,4エチレンジオキシチオフェンは化研産業株式会社や三協化成産業株式会社などから入手できる。
微粒子の体積抵抗率は、前記導電性樹脂などの抵抗の低い材料のコート層の厚みを変えることにより、適宜調整する。例えば、コート層の厚みを薄くし、体積抵抗率を高めに調整したり、コート層の厚みを厚くし、体積抵抗率を低めに調整する。金属などの導電性が高すぎる材料を使用する場合には、微粒子の体積抵抗率が上記範囲の下限値より低くなり過ぎぬよう留意する。
前記微粒子の体積抵抗率は、1×100Ω・cm〜1×106Ω・cmであり、より好ましくは1×101Ω・cm〜1×103Ω・cmである。
上述したように、特許文献1から8に記載の中間転写体は、粒子、コート剤のいずれも抵抗の高い絶縁材料が用いられている。本発明者は、上記特許文献1から8に記載のような高抵抗の粒子が配された中間転写体を用いると、フルカラーモードにおけるハーフトーンの転写性が悪くなるという問題を見つけた。
上記特許文献8には、中間転写ベルト全体の抵抗率として、基層及び弾性層の表面抵抗率を1×108〜1×1013Ω/□、体積抵抗率を1×107〜1×1012Ω・cmにすることが記載されている。
しかし、本発明者は、中間転写ベルト全体の抵抗率として知られている抵抗率のオーダーとは全く違う1×106以下という低抵抗領域の体積抵抗率を示す微粒子に変えて実験を行ってみた。
その結果、本発明者は、(1)微粒子の体積抵抗率を高いものから低いものへ変えても、中間転写ベルト全体の抵抗率に変化はないが、(2)微粒子の体積抵抗率を1×100Ω・cm〜1×106Ω・cmの範囲にすることで、フルカラーモードにおけるハーフトーンの転写性の問題を解決することができることを見出した。
前記微粒子の体積抵抗率を1×100〜1×106Ω・cmの範囲にすることにより、フルカラーモード(高転写電流)でのハーフトーン転写性が良化する理由は定かではないが、中間転写ベルト表面にある微粒子の抵抗が高いと電流が中間転写ベルトに流れにくくなって放電してしまい、その影響を受けたトナー自体の電荷が下がるのではないかと考えられる。逆に中間転写ベルト表面にある微粒子の抵抗が低すぎる場合は、ベルト表面に電流が流れすぎてしまい中間転写ベルトと像担持体(感光体)、紙間での放電が起こりにくくなることからトナーを転写するための電界形成が阻害されてしまうのではないかと考えられる。そこで、中間転写ベルト表面にある微粒子の体積抵抗率が1×100〜1×106Ω・cmの範囲であれば放電と電界形成のバランスが保たれ、高い転写性を維持できるのではないかと考えられる。
微粒子の体積抵抗率の測定は、例えば三菱化学アナリテック社のMCP−PD51やロレスタGP(抵抗が高ければハイレスタUP)で測定することができる。
測定方法としては、23℃50%RH環境で15mmφの加圧容器に微粒子を1g入れ、荷重4KNを掛けた後、20KVにて測定した値を読み取ることにより算出することができる。
ここで、図2は、中間転写体の表面を上方から観察した拡大模式図である。このように、均一な粒径の前記微粒子が独立して整然と配列する形態を採る。前記微粒子同士の重なり合いは殆ど観測されない。この表面を構成する各微粒子の弾性層面における断面の径も均一なほうが好ましく、具体的には、±(平均粒径×0.5)μm以下の分布幅となることが好ましい。
これを形成するために、できるだけ粒径の揃った微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。
前記微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。
前記埋没率とは、微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、すべての微粒子が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微粒子の個数%は球状粒子全体のうち5%以下)。
上述したように、本発明の微粒子の形状は、球状であることが好ましく、より球形度の高い真球状であることがより好ましい。本発明において、球形度は次のように求める。
本発明の微粒子を平滑な測定面上に均一に分散付着させ、微粒子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6A〜図6C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る。これにより、微粒子の球形度を測定することができる。
本発明では、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であるという。
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3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、金型ドラム31を回転させながら粉体供給装置35から微粒子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微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、弾性層へ微粒子を埋設させつつ、余剰な粒子を取り除く。本発明では、特に単分散の微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。
前記微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。
微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、所望の中間転写ベルト(シームレスベルト)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。
なお弾性層表面の微粒子の体積抵抗率が高いもの、低いもの、そのどちらを使用しても、粒子自体の大きさが小さいためか、ベルト全体の抵抗測定値自体に変化はない。
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、例えば、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等を有する。
ここで、前記画像形成装置で使用される中間転写体が上述した本発明の中間転写体である。
また、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態様の画像形成装置がより好ましい。
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。
図4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。
尚、図4中、符号70は除電ローラを、符号80はアースローラを、符号204は電位センサーを、符号205は画像濃度センサーを、符号503は帯電チャージャを、513はトナー画像を示す。
図4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5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。
尚、図5中、符号26は駆動ローラを示す。
微粒子の体積抵抗率の測定は、三菱化学アナリテック社のMCP−PD51とロレスタGP、ハイレスタUPを使い、23℃50%RH環境のもと、15mmφの加圧容器に微粒子を1g入れ、荷重4KNを掛けた後、20KVにて測定した値を読み取ることにより算出した。
また中間転写ベルトの抵抗率は、23℃50%RH環境でハイレスタUPを使い、表面抵抗率、体積抵抗率をバイアス500Vで10秒印加後の値を計測した。
<基層の作製>
下記により基層用塗工液を調製し、この塗工液を用いてシームレスの中間転写ベルトの基層を作製した。
<<基層用塗工液の調製>>
先ず、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(U−ワニスA;宇部興産社製)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(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率がポリアミック酸固形分の17質量%になるように調合し、よく攪拌混合して塗工液を調製した。
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、ロールコート塗工装置に取り付けた。
続いて、上記で作製した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で塗料を汲み上げ、規制ローラと塗布ローラのギャップを0.6mmとして、塗布ローラ上の塗料厚みを制御した。
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、塗布ローラとのギャップ0.4mmとして塗布ローラ上の塗料を均一に円筒状支持体上に転写塗布した。その後、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分加熱、さらに昇温して200℃で30分加熱し、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分加熱処理(焼成)した。充分に冷却し、膜厚60μmのポリイミド基層ベルトAを得た。
<弾性層の作製>
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
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。
球形アクリル樹脂粒子であるテクポリマーSSX102(積水化成品工業株式会社、粒径2μm)の表面にポリチオフェン系導電性ポリマーであるDenatron PT−434(ナガセケムテックス株式会社)をスプレー塗工した後、120℃1時間乾燥して導電性微粒子Aを作製した。スプレー塗工は微粒子の体積抵抗率が最終的に2.1×102Ω・cmとなるように調整した。
次に、図3の方法を用いて、弾性層32の表面に導電性粒子Aをまんべんなくまぶし、ポリウレタンゴムブレード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。
続いて、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。
実施例1において、Denatron PT−434をDenatron P−502RG(ナガセケムテックス株式会社)に変更した導電性粒子Bを使用した以外は、実施例1と同様にして、中間転写ベルトBを得た。このときの微粒子の体積抵抗率は、4.4×105Ω・cmであった。
実施例1において、導電性粒子Aを作製する際のスプレー塗工で塗布、乾燥する工程を2回繰り返すことにより、微粒子の体積抵抗率が7.5×100Ω・cmである導電性粒子Cを使用した以外は、実施例1と同様にして、中間転写ベルトCを得た。
実施例1において、テクポリマーSSX102をメラミン樹脂粒子であるエポスターS6(日本触媒株式会社、平均粒径0.4μm)に変更した以外は、実施例1と同様にして導電性粒子Dを作製した。このときの微粒子の体積抵抗率は1.6×101Ω・cmであった。その後は実施例1と同様にして、中間転写ベルトDを得た。
実施例1において、テクポリマーSSX102をシリコーン樹脂粒子であるトスパール2000B(モメンティブパフォーマンスマテリアルズ株式会社、平均粒径6μm)に変更した以外は、実施例1と同様にして導電性粒子Eを作製した。このときの微粒子の体積抵抗率は5.5×105Ω・cmであった。その後は実施例1と同様にして中間転写ベルトEを得た。
実施例1において、導電性粒子Aを使わず、テクポリマーSSX102をそのまま使用した以外は、実施例1と同様にして、中間転写ベルトFを得た。このときのテクポリマーSSX102の抵抗率は、抵抗が高すぎてオーバーレンジであった(1×1014Ω・cm以上)。
比較例1において、テクポリマーSSX102の代わりに球形の半田粉(スズ、銀、銅)であるSTC−3の微粒カット品(三井金属株式会社、平均粒径2.6μm)を使用した以外は、比較例1と同様にして、中間転写ベルトGを得た。このときのSTC−3の体積抵抗率は3.2×10−6Ω・cmであった。
比較例1においてテクポリマーSSX102の代わりにポリウレタン球形微粒子であるダイミックビーズUCN−8070CMクリヤー(大日精化株式会社、平均粒径7μm)を使用した以外は、比較例1と同様にして、中間転写ベルトHを得た。このときのSTC−3の体積抵抗率は6.3×109Ω・cmであった。
比較例1においてテクポリマーSSX102の代わりにシリコーン球形微粒子であるトスパール120(モメンティブパフォーマンスマテリアルズ株式会社、平均粒径2μm)を使用した以外は、比較例1と同様にして、中間転写ベルトIを得た。このときのトスパール120の抵抗率は、抵抗が高すぎてオーバーレンジであった(1×1014Ω・cm以上)。
比較例4で使用したトスパール120の表面にポリチオフェン系導電性ポリマーであるDenatron P−502RG(ナガセケムテックス株式会社)をエタノールで10倍希釈した溶液をスプレー塗工した後、110℃で30分乾燥して導電性微粒子Jを作製した。スプレー塗工は微粒子の体積抵抗率が最終的に3.4×107Ω・cmとなるように調整した。その後は比較例1と同様にして、中間転写ベルトJを得た。
中間転写ベルトA〜Jを、図5の画像形成装置に搭載し、ハーフトーン転写性が低い紙として、表面コートしてある厚紙(PODグロスコート紙)を準備した。次に、モノクロモード(低転写電流)、フルカラーモード(高転写電流)でブラック単色のハーフトーン画像をそれぞれ出力し、トナーの転写性を確認した。
[転写性の評価基準]
判定は、以下の基準で行った。
◎:転写率90%以上
○:転写率80〜89.9%
△:転写率70〜79.9%
×:転写率70%未満
試験後のベルト表面をレーザー顕微鏡にて観察し、トナーが粒子の隙間に残り、クリーニング不良が起こっていないかについて確認した。
<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体であって、前記中間転写体は、基層、及び弾性層が積層されたものであり、前記弾性層は、表面に微粒子による凹凸形状を有し、前記微粒子の体積抵抗率が1×100Ω・cm〜1×106Ω・cmであることを特徴とする中間転写体である。
<2> 前記微粒子が、球状の微粒子である前記<1>に記載の中間転写体である。
<3> 前記微粒子の体積抵抗率が1×101Ω・cm〜1×103Ω・cmである前記<1>から<2>のいずれかに記載の中間転写体である。
<4> 前記球状の微粒子の平均粒径が、5μm以下である前記<2>に記載の中間転写体である。
<5> 前記中間転写体が、シームレスの中間転写ベルトである前記<1>から<4>のいずれかに記載の中間転写体である。
<6> 潜像が形成され、トナー像を担持可能な像担持体と、該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、該現像手段により現像されたトナー像が一次転写される中間転写体と、該中間転写体上に担持されたトナー像を記録媒体に二次転写する転写手段とを有してなり、前記中間転写体が前記<1>から<5>のいずれかに記載の中間転写体であることを特徴とする画像形成装置である。
<7> 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像担持体を直列に配置してなる前記<6>に記載の画像形成装置である。
Claims (6)
- 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体であって、前記中間転写体は、基層、及び弾性層が積層されたものであり、前記弾性層は、表面に微粒子による凹凸形状を有し、前記微粒子の体積抵抗率が1.6×10 1 Ω・cm〜2.1×10 2 Ω・cmであることを特徴とする中間転写体。
- 前記微粒子が、球状の微粒子である請求項1に記載の中間転写体。
- 前記球状の微粒子の平均粒径が、5μm以下である請求項2に記載の中間転写体。
- 前記中間転写体が、シームレスの中間転写ベルトである請求項1から3のいずれかに記載の中間転写体。
- 潜像が形成され、トナー像を担持可能な像担持体と、該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、該現像手段により現像されたトナー像が一次転写される中間転写体と、該中間転写体上に担持されたトナー像を記録媒体に二次転写する転写手段とを有してなり、前記中間転写体が請求項1から4のいずれかに記載の中間転写体であることを特徴とする画像形成装置。
- 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像担持体を直列に配置してなる請求項5に記載の画像形成装置。
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