JP4840038B2 - 中間転写ベルト、中間転写ベルトの製造方法、画像形成方法 - Google Patents
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- Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
Description
電子写真感光体上に担持されたトナー像を、中間転写ベルトに一次転写した後、該トナー像を中間転写ベルトから記録媒体へ二次転写する画像形成装置に用いる中間転写ベルトにおいて、該中間転写ベルトが、少なくとも基材層と表面層とを有する多層構成であり、該中間転写ベルトが、その全体の平均濃度として揮発性物質を10〜10000ppm含有しており、且つ、前記表面層の揮発成分濃度C1(質量/質量、ppm)と基材層の揮発成分濃度C2(質量/質量、ppm)が
10≦C1/C2≦500
であることを特徴とする中間転写ベルト。
前記表面層の膜厚が1〜8μmであり、表面層中の揮発成分濃度が500〜30000ppmであることを特徴とする前記1に記載の中間転写ベルト。
前記表面層の膜厚Hd(μm)と揮発成分濃度C1(質量/質量、ppm)が
100≦C1/Hd≦1000
であることを特徴とする前記1または2に記載の中間転写ベルト。
前記揮発成分は、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、芳香族系溶剤の少なくとも一つを含むことを特徴とする前記1〜3の何れか1項に記載の中間転写ベルト。
前記表面層が、硬化性の官能基を有する化合物を反応硬化させた樹脂から形成されるものであることを特徴とする前記1〜4の何れか1項に記載の中間転写ベルト。
前記硬化性の官能基を有する化合物が、熱硬化性化合物や不飽和二重結合を有する連鎖重合性化合物の少なくとも一種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。
中間転写ベルトの表面硬度が、ユニバーサル硬度で200N/mm2以上350N/mm2以下であることを特徴とする前記1に記載の中間転写ベルト。
基材層のヤング率が、200MPa以上5GPa以下の範囲内の樹脂材料を用いて形成され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。
前記1〜8の何れか1項に記載の中間転写ベルトの製造方法において、
該中間転写ベルトが、紫外線の照射と乾燥処理を施して作製されることを特徴とする中間転写ベルトの製造方法。
電子写真感光体上に担持されたトナー像を、中間転写ベルトに一次転写した後、該トナー像を中間転写ベルトから記録媒体へ二次転写する画像形成方法において、
該中間転写ベルトが前記1〜8の何れか1項に記載の中間転写ベルトを用いることを特徴とする画像形成方法。
本発明の中間転写ベルトは、その全体の平均濃度として揮発性物質を10〜10000ppm、好ましくは100〜8000ppm、より好ましくは500〜6000ppmを含有する。中間転写ベルト中の揮発性物質の含有量をこの様な範囲とすることにより、ひび割れや破断を効果的に防止することができる。
10≦C1/C2≦500
である。
100≦C1/Hd≦1000
であることが好ましい。
ヘッドスペース法とは、測定する中間転写ベルトを開閉容器中に封入して加温し、容器中に揮発性物質が充満した状態で速やかに容器中のガスをガスクロマトグラフに注入し、質量分析を行って化合物の同定を行いながら、揮発性物質量を測定するという方法である。
測定方法
1.試料採取
(1)20mlヘッドスペース用バイアルビンに0.8gの試料を表面から内面に到る膜厚方向で全層を含むように切り取る。試料量は、0.01gまで秤量する。バイアルビンを、セプタムでシールする。これを全体資料とする。
170℃の恒温槽に試料を立てた状態で入れ、30分間加温する。
担体を内径0.25mm、長さ30mのカラムに充填したものを分離カラムとして用いる。この分離カラムをガスクロマトグラフに装着し、ヘリウム(He)をキャリアとして、50ml/分で流す。分離カラムの温度を40℃にして3分間保持し、その後10℃/分で200℃まで昇温させ、200℃到達後5分間保持し測定する。
バイアルビンを恒温槽から取りだし、直ちにガスタイトシリンジで1mlを注入する。
基準サンプルとして、n−ヘキサンとn−ヘキサデカンを予め測定し、それぞれのピークの検出時間を確認する。その後、サンプルの測定を実施し、n−ヘキサデカンのピークの検出時間までに検出されるピークの総面積を、トルエン検量線にて換算した値を揮発性物質の全量と算出する。
(a)ヘッドスペース条件
ヘッドスペース装置:「HP7694 Head Space Sampler」(ヒューレットパッカード社製)
温度条件:トランスファーライン 200℃
ループ温度 200℃
サンプル量:0.8g/20mlバイアルビン
(b)GC/MS条件
GC:HP5890(ヒューレットパッカード社製)
MS:HP5971(ヒューレットパッカード社製)
カラム:HP−624(長さ30m、内径0.25mm)(ヒューレットパッカード社製)
オーブン温度:
初期温度:40℃(保持時間3分)
昇温速度:10℃/分
到達温度:200℃(保持時間5分)
測定モード:SIM(セレクトイオンモニター)モード
《揮発性物質》
中間転写ベルトの揮発性物質は、中間転写ベルトの塗膜を作製するときに用いた溶剤が主であるが、中間転写ベルトの主成分となる樹脂を作製するときに用いた未反応モノマーや反応副生成物もある。中間転写ベルト全体もしくは表面層中に含有する揮発成分濃度の制御は、使用するモノマーの種類、溶剤の種類、乾燥条件を変化させて行うことができる。
ユニバーサル硬度=試験荷重/試験荷重下での圧子の測定対象物との接触表面積
として求められ、単位はMPa(N/mm2)で表される。このユニバーサル硬度の測定は、市販の硬度測定装置を用いて行うことができ、例えば、超微少高度計「H−100V」(フィッシャーインストルメント社製)を用いて測定することができる。この測定装置では、四角錘或いは三角錐形状の圧子を、試験荷重をかけながら被測定物に押し込み、所望の深さに達した時点でその押し込み深さから圧子が被測定物と接触している表面積を求め、上記式よりユニバーサル硬度を算出する。
測定機:超微少高度計「H−100V」(フィッシャーインストルメント社製)
測定圧子:ヴィッカース圧子
測定環境:20℃、60%RH
測定資料:5cm×5cmの大きさに中間転写ベルトを切断して測定試料を作製
最大試験荷重:2mN
荷重条件:最大試験荷重に10秒で達する速度で、時間に比例して荷重を印加する
荷重クリープ:5秒
尚、測定は各試料ともランダムに10点測定し、その平均値をユニバーサル硬度で規定する硬度とする。
本発明の中間転写ベルトの層構成は、単層構成でも多層構成でも良いが、少なくとも基材層と表面層とを有する多層構成が好ましい。
(b)は、基材層と表面層とを有する多層構成の中間転写ベルト
(c)は、基材層と中間層と表面層とを有する多層構成の中間転写ベルトを示す。
〈基材層〉
基材層は、クリーニングブレードから中間転写ベルトに加わる負荷で中間転写ベルトが変形することを回避し、転写部への影響を低減させる剛性を有するものである。基材層は、ヤング率が200MPa〜5GPaの範囲内の材料を用いて形成することが好ましく、300MPa〜4GPaの範囲内の材料がより好ましい。尚、ヤング率は前述の超微少高度計「H−100V」(フィッシャーインストルメント社製)を用いて測定することができる。
中間層は、図1(c)に示すように、基材層と表面層との間に必要に応じ設けられる。中間層に使用可能な材料としては、ポリアミド樹脂等が挙げられ、具体的なポリアミド樹脂の例としては、N−メトキシメチル化ナイロン、ナイロン12、共重合ナイロン等が挙げられる。基材層21と表面層23との密着強度が弱い場合、或いは基材層が表面層の溶剤に溶解する場合には中間層22を設けるとよい。
表面層は、低表面エネルギーの結着樹脂が含有され、中間転写ベルト2上の表面エネルギーを低くすることによりベルトからのトナー画像の離れを促進させている。その結果、二次転写時に中間転写ベルトから記録媒体へのトナー画像の転写性が向上し、記録媒体上には高画質のトナー画像が得られる。
1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(Irgacure184:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ)
アンチモンドープ酸化スズ(T−1:三菱マテリアル)
シリカゾル(MEK シリカゾル:日産化学)
ポリテトラフルオロエチレン分散液(KD−500AS:喜多村化学)
ポリジメチルシロキサン
メチルエチルケトン:メチルイソブチルケトン=8:2
本発明で規定している中間転写ベルト中の揮発性物質の量は、表面層の形成に用いる溶剤の種類、紫外線の強度と積算光量、乾燥条件で制御する方法が好ましい。
本発明では、中間転写ベルトの電位特性をコントロールする目的で各層に導電性物質を添加することが好ましい。
〈画像形成装置〉
次に、本発明に係る画像形成方法に用いられる画像形成装置について説明する。
本発明に用いられる記録媒体としては、トナー画像を保持する支持体で、通常画像支持体、転写材或いは転写紙といわれるものである。具体的には薄紙から厚紙までの普通紙、アート紙やコート紙等の塗工された印刷用紙、市販されている和紙やはがき用紙、OHP用のプラスチックフィルム、布等の各種転写材を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
〈基材層の作製〉
(基材層(1)の作製)
3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)とp−フェニレンジアミン(PDA)とからなるポリアミド酸のN−メチル−2−ピロリドン(NMP)溶液(宇部興産製ユーワニス(固形分18質量%))に導電性物質(カーボンブラック粒子)をポリイミド系樹脂固形分100質量部に対し23質量部になるよう添加して、衝突型分散機(シーナス製GeanusPY)を用い、圧力200MPaで、最小面積が1.4mm2で2分割後衝突させ、再度2分割する経路を5回通過させて、混合して、基材層用の導電剤入りのポリアミド酸溶液を調製した。
ポリフェニレンサルファイド樹脂(E2180:東レ社製) 100質量部
カーボンブラック(ファーネス#3030B:三菱化学社製) 16質量部
エチレン/グリシジルメタクリレートコポリマーのポリアクリロニトリル/スチレングラファイト物(Mn>10000)(モディパーA4400:日本油脂社製)
1質量部
モンタン酸カルシウム 0.2質量部
上記材料を単軸押出機に投入し、溶融混練させて樹脂混合物とした。単軸押出機の先端にはスリット状でシームレスベルト形状の吐出口を有する環状ダイスが取り付けてあり、混練された上記樹脂混合物を、シームレスベルト形状に押し出した。押し出されたシームレスベルト形状の樹脂混合物を、吐出先に設けた円筒状の冷却筒に外挿させて冷却し、固化することによりシームレス円筒状の「基材層(2)」を得た。この基材層(2)の厚みは105μmで、ヤング率は1000MPaであった。
原料は下記のものを配合して作製した。
ポリアリレート(重量平均分子量30,000:PS換算重量平均分子量69,000) 26質量部
チタニウム(IV)ブトキシド 0.05質量部
2,4−ジターシャリブチルフェニル−4,4′−ビフェニリレンシホスホナイト
0.5質量部
カーボンブラック「デンカブラック」(電気化学社製) 14質量部
上記原料を、二軸混練押出機を用いて溶融混練しペレット化した。このペレットを押出機により、成形温度230℃で、環状ダイ下方に溶融チューブ状態で押し出し、押し出した溶融チューブを環状ダイと同一軸上に支持棒を介して装着した冷却マンドレルの外表面に接して、樹脂製シームレスエンドレスベルトを作製した。これを「基材層(3)」とする。基材層(3)の厚みは120μmで、ヤング率は500MPaであった。
(表面層の形成)
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(KAYARAD DPHA:日本化薬) 100質量部
1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(Irgacure184:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ) 1質量部
アンチモンドープ酸化スズ(T−1:三菱マテリアル) 50質量部
シリカゾル(MEK シリカゾル:日産化学) 20質量部
ポリテトラフルオロエチレン分散液(KD−500AS:喜多村化学) 30質量部
ポリジメチルシロキサン 1質量部
メチルイソブチルケトン:メチルエチルケトン=8:2 1500質量部
上記表面層用塗膜組成物を、混合・溶解して表面層用塗布液を調製した。この塗布液を上記の基材層(1)上に、スプレー塗布を行い、その後30℃の乾燥装置中で30分一次乾燥を行った後、紫外線強度100mW/cm2の水銀灯で2000mJ/cm2の積算光量を照射し硬化を行い、さらに80℃の乾燥装置中で60分間二次乾燥を行い表面層を形成し、「中間転写ベルト1」を作製した。
基材層と、表面層形成時の乾燥条件と硬化条件を表1、表2のようにして「中間転写ベルト2〜7、8〜19」を作製した。
上記で作製した「中間転写ベルト1〜7、8〜19」を、画像形成装置「bizhub8050」(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)に搭載して転写性の評価を行った。
転写率は、感光体上に形成されたトナー画像が中間転写ベルトを介して記録媒体上へ定着されたときのべた画像の濃度で評価した。
◎:べた画像濃度が1.4以上で、転写率は良好で問題なし
○:べた画像濃度が1.3以上で、転写率はやや悪くなるが実用上問題ないレベル
×:べた画像濃度が1.3未満で、転写率は悪く実用上問題となるレベル。
低温低湿で、10000枚の両面プリントを行い、10000枚目のプリントの裏面(2面目)の文字画像を、ルーペで10倍に拡大して観察し、文字部周辺のトナー散りの状態を目視で評価した。
◎:文字部のトナー散りが、少なく良好
○:文字部のトナー散りが、若干見られるが実用上問題ないレベル
×:文字部のトナー散りが、多く見られ実用上問題となるレベル。
中間転写ベルトの耐久性評価は、評価機として、上記「8050」の現像装置、転写装置、クリーニング装置が直接中間転写ベルトに接触しないように改造した装置を用いて行った。
20 中間転写ベルト
21 表面層
22 中間層
23 基材層
Claims (10)
- 電子写真感光体上に担持されたトナー像を、中間転写ベルトに一次転写した後、該トナー像を中間転写ベルトから記録媒体へ二次転写する画像形成装置に用いる中間転写ベルトにおいて、該中間転写ベルトが、少なくとも基材層と表面層とを有する多層構成であり、該中間転写ベルトが、その全体の平均濃度として揮発性物質を10〜10000ppm含有しており、且つ、前記表面層の揮発成分濃度C1(質量/質量、ppm)と基材層の揮発成分濃度C2(質量/質量、ppm)が
10≦C1/C2≦500
であることを特徴とする中間転写ベルト。 - 前記表面層の膜厚が1〜8μmであり、表面層中の揮発成分濃度が500〜30000ppm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。
- 前記表面層の膜厚Hd(μm)と揮発成分濃度C1(質量/質量、ppm)が
100≦C1/Hd≦1000
であることを特徴とする請求項1または2に記載の中間転写ベルト。 - 前記揮発成分は、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、芳香族系溶剤の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の中間転写ベルト。
- 前記表面層が、硬化性の官能基を有する化合物を反応硬化させた樹脂から形成されるものであることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の中間転写ベルト。
- 前記硬化性の官能基を有する化合物が、熱硬化性化合物や不飽和二重結合を有する連鎖重合性化合物の少なくとも一種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。
- 中間転写ベルトの表面硬度が、ユニバーサル硬度で200N/mm 2 以上350N/mm 2 以下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。
- 基材層のヤング率が、200MPa以上5GPa以下の範囲内の樹脂材料を用いて形成され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。
- 請求項1〜8の何れか1項に記載の中間転写ベルトの製造方法において、
該中間転写ベルトが、紫外線の照射と乾燥処理を施して作製されることを特徴とする中間転写ベルトの製造方法。 - 電子写真感光体上に担持されたトナー像を、中間転写ベルトに一次転写した後、該トナー像を中間転写ベルトから記録媒体へ二次転写する画像形成方法において、
該中間転写ベルトが請求項1〜8の何れか1項に記載の中間転写ベルトを用いることを特徴とする画像形成方法。
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