JP2016126063A - 画像形成装置用中間転写ベルト - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくともビニリデンジフロライド(VdF)の構造を有する熱可塑性樹脂、及び、導電性フィラーを含み、かつワックス材料及び導電性重合体材料からなる群から選ばれた材料を平滑表面に含有することを特徴とする中間転写ベルト。
【選択図】図1
Description
しかし、該特開2009−025422号公報記載の技術は、表面層、フッ素ゴム層、弾性層及び基材層の順で少なくとも4層からなる多層弾性ベルトであり、簡便にかつ低コストで製造できるという問題は解消できていない。
樹脂へポリエーテル系樹脂等のイオン導電性材料を配合した組成物から得られるシームレスベルトも知られている。
このようにして得られるシームレスベルトは、電気抵抗のバラツキが小さいという特長を有しているが、電気抵抗の環境依存性が大きいという問題がある。また中間転写ベルトに求められる半導電域のものを得るにはイオン導電性材料を大量に添加する必要がある。
このように、電子導電性材料・イオン導電性材料は、電気抵抗に関して上述のような特徴をもつことは既に知られている。
すなわち、主成分の熱可塑性樹脂と一緒に、パラフィン系などの高屈折率のワックスを混合して練ったコンパウンドを押し出し成形すると、ブルームしやすさを利用して成形後のベルト表面にはワックス成分が表面に露出するため、光沢が改善できる。
さらに、表面に露出したワックス成分の効果により離型性を発現するため、耐久に伴うベルト表面のフィルミングを抑制でき、転写効率など耐久に伴う品質変化を低減することが可能となる。
また、高屈折率のイオン導電性重合体を用いた場合には、PVdFのような熱可塑性樹脂と導電性重合体との溶融粘度の違いにより熱可塑性樹脂をベルト表面側に偏析させることができ、加えて例えば、研磨加工を施して、少なくとも重合体の一部をベルト表面に存在させるように露出することによって、光沢が改善できる。
(2)「前記導電性重合体材料が、イオン導電性材料であり、該イオン導電性材料は表面に露出していることを特徴とする前記(1)に記載の中間転写ベルト。」
(3)「光沢度が20°で50以上あることを特徴とする前記(1)又は(2)に記載の中間転写ベルト。」
(4)「ATR法によるワックス由来のピーク(2850cm−1近傍)とVdF由来のピーク(1180cm−1近傍)との強度比が0.01〜0.03であることを特徴とする前記(1)乃至(3)のいずれかに記載の中間転写ベルト。」
(5)「前記イオン導電性材料は、ポリエーテルエステルアミド、あるいはポリエーテルとオレフィンのブロック共重合体の構造をもつことを特徴とする前記(2)に記載の中間転写ベルト。」
(6)「ATR法による前記ポリエーテルエステルアミド由来のピーク面積(1640cm−1近傍)が0.2〜0.4、あるいは前記ポリエーテルとオレフィンのブロック共重合体由来のピーク面積(1275cm−1近傍)が1.5〜2.1であることを特徴とする前記(5)に記載の中間転写ベルト。」
(7)「前記イオン導電性材料は、3〜5wt%含まれていることを特徴とする前記(2)乃至(6)のいずれかに記載の中間転写ベルト。」
(8)「前記ビニリデンジフロライド(VdF)の構造を有する熱可塑性樹脂が、ポリビニリデンジフロライド(PVdF)を含むことを特徴とする前記(1)乃至(7)のいずれかに記載の中間転写ベルト。」
(9)「ビニリデンジフロライド(VdF)とヘキサフルオロプロピレン(HFP)との共重合体を含むことを特徴とする前記(1)乃至(8)のいずれかに記載の中間転写ベルト。」
(10)「少なくとも、像担持体上に静電潜像を形成するための静電潜像形成手段と、前記像担持体上に形成された静電潜像をトナーを用いてトナー像とする現像手段と、前記像担持体上のトナー像を中間転写体上に転写する一次転写手段と、前記中間転写体上のトナー(1)像を被記録媒体上に転写する二次転写手段と、該被記録媒体上のトナー像を定着する定着手段と、を備えた画像形成装置であって、前記中間転写ベルトが前記(1)乃至(9)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。」
要するに、主成分の熱可塑性樹脂と一緒にパラフィン系などの高屈折率のワックスや導電性重合体(例えばイオン導電性重合体)を混合して練ったコンパウンドを押し出し成形すると、ブルームしやすさや溶融粘度の違いを利用して成形後のベルト表面にはワックス成分や導電性重合体が存在(表面に露出)するため、光沢が改善できる。
さらに、表面に露出したワックス成分の効果により離型性を発現するため、耐久に伴うベルト表面のフィルミングを抑制でき、転写効率など耐久に伴う品質変化を低減することが可能となる点が1つの特徴になっている。
このようなワックス材料を含む中間転写ベルトは、表面の水に対する接触角が80°〜120°であることが好ましい。
また、該ワックス材料は、ATR法によるワックス由来のピーク(2850cm−1近傍)とVdF由来のピーク(1180cm−1近傍)との強度比が0.01〜0.03であるものが、更に好ましい。ピーク強度比がこの範囲にある場合、高光沢でトナーに対する離型性も発現でき、耐久化に伴うフィルミングを抑えることができるため、耐久性アップを通じて安定した品質が確保できる。
前記ワックスは、中間転写ベルト中に1〜2.5wt%含まれていることが好ましい。そして、このようなワックスは、植物由来ワックス、石油由来ワックス、合成ワックスの群から選択される1種類以上であることができる。
前記植物由来ワックスは、カルナバワックス、またはライスワックス等が好ましく、前記石油由来ワックスは、パラフィンワックスが好ましく、前記合成ワックスは、ポリエチレンワックス、またはポリプロピレンワックスであることが好ましい。
そして、前記ワックス材料と導電性重合体材料とは、それぞれ単独で使用してもよいが、併用しても無論よい。
しかし、バフ研磨により樹脂成分の皮膜を削り取って表面にイオン導電性材料が露出する状態にすることで導電性を向上できるので、耐ブリードアウト性が確保できる程度の少ないイオン導電性材料の添加量でも半導電域の電気抵抗を示すことができる(図2)。
図1の状態から表面を研磨する(図2)ことで、ベルト表面にイオン導電性材料が露出した状態になる。この場合、図1とは異なり樹脂成分皮膜が削り取られているため、イオン導電性材料の添加量が少ない状態でも導電性の向上が可能となる。
これらのうち、ポリエーテルエステルアミド、あるいはポリエーテルとオレフィンのブロック共重合体の構造をもつものが特に好ましい。このようなものとしては例えば三洋化成工業社のポリエーテルエステルアミド、ペレスタット(屈折率:1.49、表面抵抗:107〜109Ω)、ペレクトロンAS(屈折率:1.51)、ペレクトロンHS(屈折率:1.50)、ポリエーテルとオレフィンのブロック共重合体、ポリエーテルを親水性セグメントとした熱減量開始温度がより高い特殊ブロック型ポリマー、ペレクトロンPVL(屈折率:1.50)、ペレクトロンPVH(PVLの高粘度品)や、イルガスタットP16(ペレスタットやペレクトロンと同様のポリエーテルエステルアミド組成物でCIBA社製、融点(DSC)158℃)、イルガスタットP18(融点(DSC)173℃)等を挙げることができる。
さらに、表面抵抗率が10.7〜11.8Log[Ω/□](500V)であることが好ましい。
前記導電性フィラーは、カーボンブラックであることが好ましい。
図3は、本発明が適用された画像形成装置としての電子写真方式でタンデム型のカラー複写機(以下、「複写機500」という)の概略構成図である。本発明の画像形成装置は、モノクロ複写機であってもよい。画像形成装置としては、複写機ではなく、プリンタ、ファクシミリ、これら複数の機能を備えた複合機であってもよい。複写機500は、複写機装置本体(以下、「プリンタ部100」という)、給紙テーブル(以下、「給紙部200」という)及びプリンタ部100上に取り付ける原稿読取部(以下、「スキャナ部400」という)から主に構成されている。
プリンタ部100の上部に設けられた粉体容器収納部としてのトナー容器収納部70には、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した四つの粉体収容容器としてのトナー容器32(Y,M,C,K)が着脱自在(交換自在)に設置されている。トナー容器収納部70の下方には中間転写ユニット85が配設されている。
中間転写ユニット85は、中間転写体としての中間転写ベルト48、四つの一次転写バイアスローラ49(Y,M,C,K)、二次転写バックアップローラ82、複数のローラ、及び、中間転写クリーニング装置等を備えている。中間転写ベルト48は、複数のローラによって張架、支持されるとともに、これら複数のローラの一つである二次転写バックアップローラ82の回転駆動によって図中の矢印方向に無端移動する。
プリンタ部100には、中間転写ベルト48に対向するように、各色に対応した四つの作像部46(Y,M,C,K)が並設されている。四つのトナー容器32(Y,M,C,K)の下方には、それぞれの色のトナー容器に対応した四つの粉体補給(供給)装置としてのトナー補給装置60(Y,M,C,K)が配設されている。そして、トナー容器32(Y,M,C,K)に収容された粉体の現像剤であるトナーは、それぞれに対応するトナー補給装置60(Y,M,C,K)によって、各色に対応した作像部46(Y,M,C,K)が備える現像装置内に供給(補給)される。本実施形態においては、四つの作像部46(Y,M,C,K)によって画像形成部が構成されている。
図3に示すように、プリンタ部100は、四つの作像部46の下方に潜像形成手段である露光装置47を備えている。露光装置47は、スキャナ部400で読み込んだ原稿画像の画像情報に基づいて、後述する像担持体としての感光体41(Y,M,C,K)の表面を露光走査し、各感光体の表面に静電潜像を形成する。画像情報はスキャナ部400からの読み込みではなく、複写機500に接続されたパーソナルコンピュータ等の外部装置から入力される画像情報であってもよい。
本実施形態において、露光装置47には、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナ方式を用いているが、露光手段としてはLEDアレイを用いるものなど他の構成でも良い。
[コンパウンド1]
ポリビニリデンジフロライド(アルケマ社製カイナー721)の表1に記載のX1重量部にカーボンブラック(電気化学社製デンカブラック粒状品平均一次粒子径35nm)7.5重量部、ポリエーテルエステルアミド(T&K TOKA社製TPAE−10)Z1重量部、ワックス1をW1重量部ドライブレンドした。
次にニーダーで樹脂の融点以下で加熱しながら80分混練した後、さらに2本ロールを用いて2本ロールを用いて30分間導電剤の分散を行い、ペレタイザーでペレット化することでペレット状の樹脂組成物を得た。
コンパウンドの溶融押出し成形を行い、シームレス状の中間転写ベルト1を成形した。
ポリビニリデンジフロライド(アルケマ社製カイナー721)の表1に記載のX1重量部にカーボンブラック(電気化学社製デンカブラック粒状品平均一次粒子径35nm)7.5重量部、ポリエーテルエステルオレフィン(三洋化成社製ペレスタット)Z2重量部、ワックス1をW1重量部、ワックス2をW2重量部ドライブレンドした。
次にニーダーで樹脂の融点以下で加熱しながら80分混練した後、さらに2本ロールを用いて2本ロールを用いて30分間導電剤の分散を行い、ペレタイザーでペレット化することでペレット状の樹脂組成物を得た。
ポリビニリデンジフロライド(アルケマ社カイナー721)X1重両部にビニリデンジフロライドとヘキサフルオロプロピレンの共重合体(アルケマ社カイナー2751)X2重量部、T&K TOKA社製TPAE−10をZ1重両部、カーボンブラック(電気化学社製デンカブラック粒状品平均一次粒子径35nm)7.5重量部、ワックス1をW1重量部ドライブレンドした。
次にニーダーで樹脂の融点以下で加熱しながら80分混練した後、さらに2本ロールを用いて、ペレタイザーでペレット化することでペレット状の樹脂組成物を得た。
ポリビニリデンジフロライド(アルケマ社カイナー721)X1重両部にビニリデンジフロライドとヘキサフルオロプロピレンの共重合体(アルケマ社カイナー2751)X2重量部、三洋化成社製ペレスタットをZ2重両部、カーボンブラック(電気化学社製デンカブラック粒状品平均一次粒子径35nm)7.5重量部、ワックス1W1重量部をドライブレンドした。
次にニーダーで樹脂の融点以下で加熱しながら80分混練した後、さらに2本ロールを用いて2本ロールを用いて30分間導電剤の分散を行い、ペレタイザーでペレット化することでペレット状の樹脂組成物を得た。
ポリビニリデンジフロライド(アルケマ社カイナー721)X1重両部にビニリデンジフロライドとヘキサフルオロプロピレンの共重合体(アルケマ社カイナー2821)X2重量部、T&K TOKA社製TPAE−10をZ1重両部、カーボンブラック(電気化学社製デンカブラック粒状品平均一次粒子径35nm)7.5重量部、ワックス1W1重量部、ワックス2W2重量部をドライブレンドした。
次にニーダーで樹脂の融点以下で加熱しながら80分混練した後、さらに2本ロールを用いて2本ロールを用いて30分間導電剤の分散を行い、ペレタイザーでペレット化することでペレット状の樹脂組成物を得た。
[実施例1〜実施例8、比較例1〜比較例5]
表1に示されるように、各々コンパウンドを用いて、溶融押出し成形を行い、実施例1〜実施例8、比較例1〜比較例5のシームレス状の中間転写ベルトを成形した。
パーキンエルマー社製FT−IRを用いてATR法(Geクリスタル使用)により、吸光度において2850cm−1近傍のピーク強度(ワックス成分)に対する1180cm−1近傍のピーク強度(VdF由来成分)の相対強度比を算出した。
光沢度は堀場製作所製のGROSS CHECKER IG−320を用いて測定した。光源は、LED(波長880nm)、入射角、受光角共に20°とした。
上記表中では表面光沢度の値が60以上を◎、50以上59未満である場合を○、50未満である場合を×とした。
接触角計は協和界面科学社製Drop Master100を用いた。
23℃50%RHの環境下で、中間転写ベルトの表面に直径約1.0mmの水滴を滴下し、1秒間放置した後の水滴の接触角を測定した。
なお、測定場所を変更して5回測定したときの平均値を採用した。
水の接触角は、80°を下回ると離型性が稼げなくなり、逆に120°を上回ると離型性は確保されるものの、ベルト表面のワックス量が多いため接触する他部材を汚染させてしまう問題が発生する。
耐久に伴うトナー成分の中間転写ベルト上へのフィルミングの影響を調べるため、耐久前後の中間転写ベルトの転写率を調べた。転写率は、下記に示す式で算出し、転写率が95〜100%を◎、90〜95%を○、90%以下を×と判定した。なお転写率は、テストチャートを3万枚連続出力した前後で測定し算出した。結果を表1に示す。
転写率(%)={(転写前−転写後)のベルト上のトナー量(g)}/(転写前のベルト上のトナー量(g))×100
[コンパウンド6]
表2に示されるように、ポリビニリデンジフロライド(アルケマ社カイナー721)X1重量部にビニリデンジフロライドとヘキサフルオロプロピレンの共重合体(アルケマ社カイナー2751)X2重量部、カーボンブラック(電気化学社製デンカブラック粒状品平均一次粒子径35nm)Y1重量部、ポリエーテルエステルアミドの高分子導電材料(三洋化成工業社製ペレクトロンAS)をZ1重量部加え、ドライブレンドした。
次にニーダーで樹脂の融点以下で加熱しながら80分混練した後、さらに2本ロールを用いて、ペレタイザーでペレット化することでペレット状の樹脂組成物を得た。
ポリビニリデンジフロライド(アルケマ社カイナー721)X1重量部にビニリデンジフロライドとヘキサフルオロプロピレンの共重合体(アルケマ社カイナー2751)X2重量部、カーボンブラック(電気化学社製デンカブラック粒状品平均一次粒子径35nm)Y1重量部、ポリエーテルエステルアミドの高分子導電材料(BASF社製イルガスタット)をZ2重量部加え、ドライブレンドした。
次にニーダーで樹脂の融点以下で加熱しながら80分混練した後、さらに2本ロールを用いて、ペレタイザーでペレット化することでペレット状の樹脂組成物を得た。
ポリビニリデンジフロライド(アルケマ社カイナー721)X1重量部にビニリデンジフロライドとヘキサフルオロプロピレンの共重合体(アルケマ社カイナー2821)X3重量部、カーボンブラック(電気化学社製デンカブラック粒状品平均一次粒子径35nm)Y1重量部、ポリエーテルエステルアミドの高分子導電材料(三洋化成工業社製ペレクトロンAS)をZ1重量部加え、ドライブレンドした。
次にニーダーで樹脂の融点以下で加熱しながら80分混練した後、さらに2本ロールを用いて、ペレタイザーでペレット化することでペレット状の樹脂組成物を得た。
ポリビニリデンジフロライド(アルケマ社カイナー721)X1重量部にビニリデンジフロライドとヘキサフルオロプロピレンの共重合体(アルケマ社カイナー2821)X3重量部、カーボンブラック(電気化学社製デンカブラック粒状品平均一次粒子径35nm)Y1重量部、ポリエーテルエステルアミドの高分子導電材料(BASF社製イルガスタット)をZ2重量部加え、ドライブレンドした。
次にニーダーで樹脂の融点以下で加熱しながら80分混練した後、さらに2本ロールを用いて、ペレタイザーでペレット化することでペレット状の樹脂組成物を得た。
[コンパウンド10]
ポリビニリデンジフロライド(アルケマ社カイナー721)X1重量部にビニリデンジフロライドとヘキサフルオロプロピレンの共重合体(アルケマ社カイナー2751)X2重量部、カーボンブラック(電気化学社製デンカブラック粒状品平均一次粒子径35nm)Y1重量部、ポリエーテルとオレフィンのブロック共重合体の高分子導電材料(三洋化成工業社製ペレクトロンPVH)をZ3重量部加え、ドライブレンドした。
次にニーダーで樹脂の融点以下で加熱しながら80分混練した後、さらに2本ロールを用いて、ペレタイザーでペレット化することでペレット状の樹脂組成物を得た。
ポリビニリデンジフロライド(アルケマ社カイナー721)X1重量部にビニリデンジフロライドとヘキサフルオロプロピレンの共重合体(アルケマ社カイナー2821)X3重量部、カーボンブラック(電気化学社製デンカブラック粒状品平均一次粒子径35nm)Y1重量部、ポリエーテルとオレフィンのブロック共重合体の高分子導電材料(三洋化成工業社製ペレクトロンPVH)をZ3重量部加え、ドライブレンドした。
次にニーダーで樹脂の融点以下で加熱しながら80分混練した後、さらに2本ロールを用いて、ペレタイザーでペレット化することでペレット状の樹脂組成物を得た。
[実施例9〜実施例16、比較例6〜比較例10]
表2に示されるように、各々コンパウンドを用いて、溶融押出し成形を行い、実施例9〜実施例16、比較例6〜比較例10のシームレス状の中間転写ベルトを成形した。
ベルトの表面研磨はバフ研磨を採用したが、ブラスト加工など他の研磨方法でも構わない。各材料の重量部数やバフ研磨時のバフのベルトへの押し圧は(表2)を参照。
パーキンエルマー社製FT−IRを用いて、ATR法(Geクリスタル使用)によりベルト表面の吸光度スペクトルを取った。
・イオン導電性材料がポリエーテルエステルアミドの場合
1640cm−1近傍のピークに着目し、ベースラインを約1600〜1700cm−1に取りピーク面積を算出した。
・イオン導電性材料がポリエーテルとオレフィンのブロック共重合体の場合
1275cm−1近傍のピークに着目し、ベースラインを約1260〜1315cm−1に取りピーク面積を算出した。
23℃/54%Rhの環境下で中間転写ベルトを24時間放置した後、表面抵抗率を測定した。計測器は三菱化学製ハイレスタUPMCP−HT450型で500V印加時の10秒後の値を抵抗値とした。
測定箇所は、ベルト上の押し出し方向の中間点を周方向に45°間隔で計8点測定し、平均値を採用した。
光沢度は、堀場製作所製のGROSS CHECKER IG−320を用いて、実施例1の場合と同様に、測定した。
光源は、LED(波長880nm)、入射角、受光角共に20°とした。
上記表中では表面光沢度の値が60以上を◎、50以上59未満である場合を○、50未満である場合を×とした。
オリンパス社製レーザー顕微鏡LEXT OLS4000を使って表面粗さを測定した。
粗さ測定モードで測定距離は2mmで測定し、データ解析から得られるRzを採用した。
Rz≦0.3μmを◎、0.3μm<Rz<0.4μmを○、0.4μm≦Rzを×とした。
リコー製レーザープリンターIPSiO SP C730の現像ユニットから感光体を取り出し、ベルト上の一部分を短冊状のシートに切り出したものを感光体に巻きつけ、それを45℃/95%Rhの環境下で10日間放置した。その後、巻きつけたベルトのシートを取り外した感光体を再び現像ユニットに組み付けIPSiO SP C730で画像評価を行った。
1枚目にハーフトーン画像を出し、一様に濃度が出て異常画像がない場合を○、シートが巻かれていた部分に白く抜けるなど異常画像がある場合を×として、ブリードアウトに対する判断を行った。結果を表2に示す。
41 感光体
46 作像部
47 露光装置
48 中間転写ベルト
49 一次転写バイアスローラ
60 トナー補給装置
70 トナー容器収納部
82 二次転写バックアップローラ
85 中間転写ユニット
100 プリンタ部
200 給紙部
400 スキャナ部
500 複写機
Claims (10)
- 少なくともビニリデンジフロライド(VdF)の構造を有する熱可塑性樹脂及び導電性フィラーを含み、かつワックス材料及び導電性重合体材料からなる群から選ばれた材料を平滑表面に含有することを特徴とする中間転写ベルト。
- 前記導電性重合体材料が、イオン導電性材料であり、該イオン導電性材料は表面に露出していることを特徴とする請求項1に記載の中間転写ベルト。
- 光沢度が20°で50以上あ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。
- ATR法によるワックス由来のピーク(2850cm−1近傍)とVdF由来のピーク(1180cm−1近傍)との強度比が0.01〜0.03であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の中間転写ベルト。
- 前記イオン導電性材料は、ポリエーテルエステルアミド、あるいはポリエーテルとオレフィンのブロック共重合体の構造をもつことを特徴とする請求項2に記載の中間転写ベルト。
- ATR法による前記ポリエーテルエステルアミド由来のピーク面積(1640cm−1近傍)が0.2〜0.4、あるいは前記ポリエーテルとオレフィンのブロック共重合体由来のピーク面積(1275cm−1近傍)が1.5〜2.1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。
- 前記イオン導電性材料は、3〜5wt%含まれていることを特徴とする請求項2乃至6のいずれかに記載の中間転写ベルト。
- 前記ビニリデンジフロライド(VdF)の構造を有する熱可塑性樹脂が、ポリビニリデンジフロライド(PVdF)を含むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の中間転写ベルト。
- ビニリデンジフロライド(VdF)とヘキサフルオロプロピレン(HFP)との共重合体を含むことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の中間転写ベルト。
- 少なくとも、像担持体上に静電潜像を形成するための静電潜像形成手段と、前記像担持体上に形成された静電潜像をトナーを用いてトナー像とする現像手段と、前記像担持体上のトナー像を中間転写体上に転写する一次転写手段と、前記中間転写体上のトナー像を被記録媒体上に転写する二次転写手段と、該被記録媒体上のトナー像を定着する定着手段と、を備えた画像形成装置であって、前記中間転写ベルトが請求項1乃至9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。
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