CN113031419A - 转印单元、转印装置以及图像形成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供转印单元、转印装置以及图像形成装置。该转印单元具备:作为环形带的中间转印带,其是包含树脂和导电性碳颗粒的环形带,在外周面的6.3μm×4.2μm的评价区域中存在的上述导电性碳颗粒满足特定空间分布;以及清洁机构,其具有清洁刮板,对上述中间转印带的外周面进行清扫,该清洁刮板是与上述中间转印带的外周面接触的清洁刮板,设上述清洁刮板中的与上述中间转印带的接触部的100%定伸应力为M100(MPa)、设上述接触部的回弹弹性模量为Re(%)时,M100/Re的值为0.25以上且Re的值为25以上。
Description
技术领域
本发明涉及转印单元、转印装置以及图像形成装置。
背景技术
在使用电子照相法的图像形成装置(复印机、传真机、打印机等)中,将形成于图像保持体表面的色调剂图像转印至记录介质表面,在记录介质上定影,形成图像。需要说明的是,在这样的色调剂图像向记录介质的转印中,例如使用中间转印带这样的导电性的环形带。
例如,日本特开2007-011117号公报公开了“一种中间转印带,其是在基材上至少具有表面层的中间转印带,其特征在于,该表面层含有平均粒径0.5~25μm的导电性颗粒的凝集体”。
日本特开2007-078789号公报公开了“一种中间转印带,其是在基材上至少具有表面层的中间转印带,其特征在于,该表面层含有经金属包覆的树脂微粒”。
发明内容
发明所要解决的技术问题
在使用环形带作为中间转印带的图像形成装置中,若使用压纹纸这样的表面凹凸大的记录介质(下文中也称为“凹凸纸”),则在将色调剂图像从中间转印带转印至记录介质时,中间转印带无法跟随记录介质的凹凸,转印性降低,可能产生图像的露白。因此要求即使中间转印带不能跟随记录介质的凹凸,也可维持向凹凸纸的转印性优异的状态。
本发明所要解决的技术问题在于提供一种转印单元,与中间转印带中的统计量L(r)的积分值小于0.1且清洁刮板中的M100/Re的值小于0.25的情况、或者中间转印带中的统计量L(r)的积分值小于0.1且清洁刮板中的Re的值小于25的情况相比,向凹凸纸的转印维持性优异。
用于解决技术问题的手段
上述技术问题通过下述方案解决。
根据本发明的第1方案,提供一种转印单元,其具备:
作为环形带的中间转印带,其是包含树脂和导电性碳颗粒的环形带,在外周面的6.3μm×4.2μm的评价区域中存在的上述导电性碳颗粒的空间分布中,颗粒间距离r为0.05μm以上0.30μm以下的下述式(1)所表示的统计量L(r)的积分值为0以上0.1以下,以及
清洁机构,其具有清洁刮板,对上述中间转印带的外周面进行清扫,该清洁刮板是与上述中间转印带的外周面接触的清洁刮板,设上述清洁刮板中的与上述中间转印带的接触部的100%定伸应力为M100(MPa)、设上述接触部的回弹弹性模量为Re(%)时,M100/Re的值为0.25以上且Re的值为25以上。
[数1]
上述式(1)中,r表示上述颗粒间距离,K(r)表示下述式(2)所表示的Ripley's K函数K(r)。
[数2]
上述式(2)中,1(|Xi-Xj|≦r)表示指示函数,Xi和Xj分别表示点i和点j的坐标,|Xi-Xj|表示坐标Xi与坐标Xj的欧氏距离,r表示上述颗粒间距离,s(|Xi-Xj|)表示下述式(3)所表示的评价区域的边缘校正系数s(x),x=|Xi-Xj|,N表示评价区域内的颗粒的总数,λ表示评价区域内的颗粒的数密度。
[数3]
上述式(3)中,Lx和Ly分别表示评价区域的x轴方向和y轴方向的边的长度(μm),x=|Xi-Xj|,Xi和Xj分别表示点i和点j的坐标,|Xi-Xj|表示坐标Xi与坐标Xj的欧氏距离。
根据根据本发明的第2方案,上述树脂包含选自由聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、芳香族聚醚醚酮树脂、聚苯硫醚树脂以及聚醚酰亚胺树脂组成的组中的至少一种。
根据本发明的第3方案,上述树脂包含聚酰亚胺树脂。
根据本发明的第4方案,上述导电性碳颗粒的个数平均一次粒径为10nm以上20nm以下。
根据本发明的第5方案,上述导电性碳颗粒的个数平均一次粒径为10nm以上15nm以下。
根据本发明的第6方案,上述导电性碳颗粒为槽法炭黑。
根据本发明的第7方案,上述清洁刮板相对于上述中间转印带的接触压为1.0gf/mm以上4.0gf/mm以下。
根据本发明的第8方案,提供一种转印装置,其具备:上述转印单元;一次转印机构,将形成在图像保持体表面的色调剂图像一次转印至上述转印单元的上述中间转印带表面;以及二次转印机构,将转印至上述中间转印带表面的上述色调剂图像二次转印至记录介质表面。
根据本发明的第9方案,提供一种图像形成装置,其具备:图像保持体;充电装置,对上述图像保持体表面进行充电;静电潜像形成装置,在经充电的上述图像保持体表面形成静电潜像;显影装置,存储包含色调剂的显影剂,利用上述显影剂将形成在上述图像保持体表面的静电潜像显影,形成色调剂图像;以及上述转印装置,将上述色调剂图像转印至记录介质表面。
发明的效果
根据上述第1、2、或3的方案,提供一种转印单元,与中间转印带中的统计量L(r)的积分值小于0.1且清洁刮板中的M100/Re的值小于0.25的情况、或者中间转印带中的统计量L(r)的积分值小于0.1且清洁刮板中的Re的值小于25的情况相比,上述方案的转印单元向凹凸纸的转印维持性优异。
根据上述第4方案,提供一种转印单元,与导电性碳颗粒的个数平均一次粒径大于20nm的情况相比,上述方案的转印单元向凹凸纸的转印维持性优异。
根据上述第5方案,提供一种转印单元,与导电性碳颗粒的个数平均一次粒径大于15nm的情况相比,上述方案的转印单元向凹凸纸的转印维持性优异。
根据上述第6方案,提供一种转印单元,与导电性碳颗粒为炉黑的情况相比,上述方案的转印单元向凹凸纸的转印维持性优异。
根据上述第7方案,提供一种转印单元,与上述清洁刮板的接触压小于1.0gf/mm或大于4.0gf/mm的情况相比,上述方案的转印单元向凹凸纸的转印维持性优异。
根据上述第8方案,提供一种转印装置,与应用中间转印带中的统计量L(r)的积分值小于0.1且清洁刮板中的M100/Re的值小于0.25的情况、或者中间转印带中的统计量L(r)的积分值小于0.1且清洁刮板中的Re的值小于25的转印单元的情况相比,上述方案的转印装置向凹凸纸的转印维持性优异。
根据上述第9方案,提供一种图像形成装置,与应用中间转印带中的统计量L(r)的积分值小于0.1且清洁刮板中的M100/Re的值小于0.25的情况、或者中间转印带中的统计量L(r)的积分值小于0.1且清洁刮板中的Re的值小于25的转印装置的情况相比,上述方案的图像形成装置向凹凸纸的转印维持性优异。
附图说明
图1是示出本实施方式的图像形成装置的一例的示意性构成图。
具体实施方式
以下对本实施方式进行说明。这些说明和实施例用于例示出实施方式,并不限制实施方式的范围。
本实施方式中阶段性地记载的数值范围中,以一个数值范围记载的上限值或下限值可以被替换成所记载的其他阶段的数值范围的上限值或下限值。另外,本实施方式中记载的数值范围中,该数值范围的上限值或下限值可以被替换为实施例中所示的值。
本实施方式中的“步骤”这一用语不仅包含独立的步骤,而且即使在无法与其他步骤明确区分的情况下,只要可实现该步骤的期望目的,则也包含在本术语中。
在参照附图对本实施方式中的实施方式进行说明的情况下,该实施方式的构成并不限于附图所示的构成。另外,各图中的部件的大小是示意性的,部件间的大小的相对关系并不限定于此。
本实施方式中的各成分可以包含两种以上的相应的物质。在提及本实施方式中的组合物中的各成分的量的情况下,在组合物中与各成分相应的物质存在两种以上的情况下,只要不特别声明,是指组合物中所存在的该两种以上的物质的总量。
[转印单元]
本实施方式的转印单元具备:
作为环形带的中间转印带,其是包含树脂和导电性碳颗粒的环形带,在外周面的6.3μm×4.2μm的评价区域中存在的上述导电性碳颗粒的空间分布中,颗粒间距离r为0.05μm以上0.30μm以下的下述式(1)所表示的统计量L(r)的积分值为0以上0.1以下;以及清洁机构,其具有清洁刮板,对上述中间转印带的外周面进行清扫,该清洁刮板是与上述中间转印带的外周面接触的清洁刮板,设上述清洁刮板中的与上述中间转印带的接触部的100%定伸应力为M100(MPa)、设上述接触部的回弹弹性模量为Re(%)时,M100/Re的值为0.25以上且Re的值为25以上。转印单元可以为相对于图像形成装置装卸的构成。
[数4]
上述式(1)中,r表示上述颗粒间距离,K(r)表示下述式(2)所表示的Ripley's K函数K(r)。
[数5]
上述式(2)中,1(|Xi-Xj|≦r)表示指示函数,Xi和Xj分别表示点i和点j的坐标,|Xi-Xj|表示坐标Xi与坐标Xj的欧氏距离,r表示上述颗粒间距离,s(|Xi-Xj|)表示下述式(3)所表示的评价区域的边缘校正系数s(x),x=|Xi-Xj|,N表示评价区域内的颗粒的总数,λ表示评价区域内的颗粒的数密度。
[数6]
上述式(3)中,Lx和Ly分别表示评价区域的x轴方向和y轴方向的边的长度(μm),x=|Xi-Xj|,Xi和Xj分别表示点i和点j的坐标,|Xi-Xj|表示坐标Xi与坐标Xj的欧氏距离。
下文中,在环形带的外周面的6.3μm×4.2μm的评价区域中存在的导电性碳颗粒的空间分布中,颗粒间距离r为0.05μm以上0.30μm以下的式(1)所表示的统计量L(r)的积分值也被称为“L(r)积分值”。
另外,本说明书中的导电性是指20℃的体积电阻率小于1×1013Ωcm。
此处,上述导电性碳颗粒的空间分布如下得到:将环形带的外周面利用扫描型电子显微镜(例如,Hitachi High-Technologies公司制造、型号:SU8010)以2万倍的倍率进行观察,将所得到的256级灰阶图像根据需要使用分析软件(例如免费软件“ImageJ”)以阈值128进行二值化处理,由此得到该空间分布。之后,基于上述式针对每0.05μm计算出颗粒间距离r为0.05μm以上0.30μm以下的统计量L(r)值,得到0.05μm以上0.30μm以下的范围的积分值。
100%定伸应力M100(MPa)为依据JIS K6251(2010年)使用3号哑铃形试验片在500mm/min的拉伸速度测定并由100%应变时的应力求出的值。需要说明的是,测定装置例如使用东洋精机(株式会社)制造的STROGRAPH AE Elastomer。
另外,回弹弹性模量为依据JIS K6255(1996年)在23℃环境下使用鲁波克式回弹弹性试验机求出的值。
本实施方式中,中间转印带的L(r)积分值为0以上0.1以下,清洁刮板中的与上述中间转印带的接触部的M100/Re的值为0.25以上、且接触部的Re的值为25以上,由此,向凹凸纸的转印维持性优异。其理由尚不确定,据推测如下。
在使用环形带作为中间转印带的图像形成装置中,在使用凹凸纸作为记录介质时,在将色调剂图像从中间转印带转印至记录介质时,中间转印带无法跟随记录介质的凹凸,转印性降低,可能产生图像的露白。具体地说,例如,在由于在记录介质的凹部难以形成充分的转印电场而增强转印时的电场时,在记录介质的凸部会局部地施加过量的电场,由此会发生异常放电,可能由于色调剂的带电量降低或反向带电而降低转印性。特别是在将多个单色图像在中间转印带上反复印刷并将所得到的多色图像从中间转印带转印至记录介质的串联型的图像形成装置、其中特别是使用小粒径色调剂的图像形成装置中,上述转印性的降低容易变得显著。
另外,即使使用在初期向凹凸纸的转印性良好的环形带作为中间转印带,在随着图像形成的进行在中间转印带的外周面附着有附着物时,也可能由于附着物而引起异常放电。
与之相对,本实施方式的转印单元中,中间转印带的L(r)积分值为0以上0.1以下,清洁刮板中的与上述中间转印带的接触部的M100/Re的值为0.25以上、且接触部的Re的值为25以上。
因此,首先,导电性碳颗粒在中间转印带的外周面微细地分散。于是,即使中间转印带无法跟随记录介质的凹凸、在凹凸纸的凸部局部地施加过量的电场,也会于在中间转印带外周面微细地分散的各导电点分别引起小的放电,放电被分散,由此因异常放电引起的色调剂的带电量降低或反向带电被抑制,转印性提高。
另一方面,在使用上述中间转印带时,若附着物附着于中间转印带的外周面,则可能会妨碍由微细的导电点所引起的放电的分散,但在本实施方式中,接触部的M100/Re的值为0.25以上且Re的值为25以上。由此,清洁刮板对于中间转印带良好地形成微小区域翻转(マイクロタックアンダー)。此处,“微小区域翻转”是指,在作为清洁刮板端部的接触部从相对于中间转印带的传送方向相反的方向与中间转印带外周面接触来进行清扫的情况下,清洁刮板的接触部向中间转印带的传送方向卷入而形成的微小楔状空间。并且,本实施方式中,通过维持上述微小区域翻转来刮取附着于中间转印带表面的附着物,中间转印带的清扫性良好。因此推测,容易维持由中间转印带的L(r)积分值为0以上0.1以下所带来的向凹凸纸的良好的转印性。
下面对于作为中间转印带使用的环形带以及作为清洁机构使用的清洁刮板分别进行说明。
<中间转印带>
作为中间转印带使用的环形带包含树脂以及导电性碳颗粒,L(r)的积分值为0以上0.1以下。
环形带可以为单层体、也可以为层积体。
环形带为单层体的情况下,上述单层体为包含树脂和导电性碳颗粒且L(r)的积分值为0以上0.1以下的层。
环形带为层积体的情况下,上述层积体例如具有基材层以及设于基材层上的表面层。表面层是环形带的最外层。层积体可以在基材层与表面层之间具有其他层。
环形带为具有基材层与表面层的层积体的情况下,上述表面层为包含树脂和导电性碳颗粒、L(r)的积分值为0以上0.1以下的层。基材层没有特别限定,例如可以举出包含基材层用树脂和基材层用导电性碳颗粒的层。
下文中,作为单层体的环形带的层也称为“单层”。另外,作为层积体的环形带中的包含树脂和导电性碳颗粒的表面层也称为“第1层”、包含基材层用树脂和基材层用导电性碳颗粒的基材层也称为“第2层”。此外,单层或第1层中包含的树脂和导电性碳颗粒也分别被称为“第1树脂”和“第1导电性碳颗粒”,第2层中包含的基材层用树脂和基材层用导电性碳颗粒也分别被称为“第2树脂”和“第2导电性碳颗粒”。
(树脂)
作为单层或第1层中包含的第1树脂,例如可以举出聚酰亚胺树脂(PI树脂)、聚酰胺酰亚胺树脂(PAI树脂)、芳香族聚醚酮树脂(例如,芳香族聚醚醚酮树脂等)、聚苯硫醚树脂(PPS树脂)、聚醚酰亚胺树脂(PEI树脂)、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚碳酸酯树脂等。从机械强度和第1导电性碳颗粒的分散性的方面出发,第1树脂优选包含选自由聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、芳香族聚醚酮树脂、聚醚酰亚胺树脂以及聚苯硫醚树脂组成的组中的至少一种,更优选包含选自由聚酰亚胺树脂和聚酰胺酰亚胺树脂组成的组中的至少一种。其中,从机械强度的方面出发,更优选聚酰亚胺树脂。第1树脂可以由1种树脂构成,也可以是2种以上的树脂的混合物。
第2层中包含的第2树脂的具体例和优选的示例也与第1树脂的具体例和优选的示例相同。第2树脂可以由1种树脂构成,也可以是2种以上的树脂的混合物。
需要说明的是,环形带具有第1层和第2层的情况下,第1树脂和第2树脂可以是相同的树脂、也可以是不同的树脂,优选为同种的树脂(例如第1树脂和第2树脂均为聚酰亚胺树脂)。
-聚酰亚胺树脂-
作为聚酰亚胺树脂,例如可以举出作为四羧酸二酐与二胺化合物的聚合物的聚酰胺酸(聚酰亚胺树脂的前体)的酰亚胺化物。
作为聚酰亚胺树脂,例如可以举出具有下述通式(I)所表示的结构单元的树脂。
[化1]
通式(I)中,R1表示4价有机基团,R2表示2价有机基团。
作为R1所表示的4价有机基团,可以举出芳香族基团、脂肪族基团、环状脂肪族基团、芳香族基团与脂肪族基团组合而成的基团、或者它们被取代而成的基团。作为4价有机基团,具体地说,例如可以举出后述的四羧酸二酐的残基。
作为R2所表示的2价有机基团,可以举出芳香族基团、脂肪族基团、环状脂肪族基团、芳香族基团与脂肪族基团组合而成的基团、或者它们被取代而成的基团。作为2价有机基团,具体地说,例如可以举出后述的二胺化合物的残基。
关于作为聚酰亚胺树脂的原料使用的四羧酸二酐,具体地说,可以举出均苯四酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐、2,3,3’,4-联苯四羧酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、1,2,5,6-萘四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、2,2’-双(3,4-二羧基苯基)砜二酸酐、苝-3,4,9,10-四羧酸二酐、双(3,4-二羧基苯基)醚二酐、乙烯四羧酸二酐等。
关于作为聚酰亚胺树脂的原料使用的二胺化合物的具体例,可以举出4,4’-二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,3’-二氨基二苯基甲烷、3,3’-二氯联苯胺、4,4’-二氨基二苯硫醚、3,3’-二氨基二苯砜、1,5-二氨基萘、间苯二胺、对苯二胺、3,3’-二甲基4,4’-联苯二胺、联苯胺、3,3’-二甲基联苯胺、3,3’-二甲氧基联苯胺、4,4’-二氨基二苯砜、4,4’-二氨基二苯基丙烷、2,4-双(β-氨基叔丁基)甲苯、双(对β-氨基-叔丁基苯基)醚、双(对β-甲基-δ-氨基苯基)苯、双-对(1,1-二甲基-5-氨基-戊基)苯、1-异丙基-2,4-间苯二胺、间苯二甲胺、对苯二甲胺、二(对氨基环己基)甲烷、1,6-己二胺、七亚甲基二胺、1,8-辛二胺、1,9-壬二胺、1,10-癸二胺、二氨基丙基四亚甲基、3-甲基七亚甲基二胺、4,4-二甲基七亚甲基二胺、2,11-二氨基十二烷、1,2-双3-氨基丙氧基乙烷、2,2-二甲基丙二胺、3-甲氧基-1,6-己二胺、2,5-二甲基七亚甲基二胺、3-甲基七亚甲基二胺、5-甲基-1,9-壬二胺、2,17-二氨基二十烷(2,17-ジアミノエイコサデカン)、1,4-环己二胺、1,10-二氨基-1,10-二甲基癸烷、12-二氨基十八烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、哌嗪、H2N(CH2)3O(CH2)2O(CH2)NH2、H2N(CH2)3S(CH2)3NH2、H2N(CH2)3N(CH3)2(CH2)3NH2等。
-聚酰胺酰亚胺树脂-
作为聚酰胺酰亚胺树脂,可以举出在重复单元中具有酰亚胺键和酰胺键的树脂。
更具体地说,聚酰胺酰亚胺树脂可以举出具有酸酐基的3价羧酸化合物(也称为三羧酸)与二异氰酸酯化合物或二胺化合物的聚合物。
作为三羧酸,优选偏苯三酸酐及其衍生物。除了三羧酸以外,还可以合用四羧酸二酐、脂肪族二羧酸、芳香族二羧酸等。
作为二异氰酸酯化合物,可以举出3,3’-二甲基联苯-4,4’-二异氰酸酯、2,2’-二甲基联苯-4,4’-二异氰酸酯、联苯-4,4’-二异氰酸酯、联苯-3,3’-二异氰酸酯、联苯-3,4’-二异氰酸酯、3,3’-二乙基联苯-4,4’-二异氰酸酯、2,2’-二乙基联苯-4,4’-二异氰酸酯、3,3’-二甲氧基联苯-4,4’-二异氰酸酯、2,2’-二甲氧基联苯-4,4’-二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、萘-2,6-二异氰酸酯等。
作为二胺化合物,可以举出与上述的异氰酸酯具有同样的结构且具有氨基来代替异氰酸酯基的化合物。
-芳香族聚醚酮树脂-
作为芳香族聚醚酮树脂,例如可以举出苯环等芳香环通过醚键和酮键而键合成直链状的树脂。
作为芳香族聚醚酮树脂,例如可以举出:醚键与酮键交替地配置而成的聚醚酮(PEK);以醚键、醚键以及酮键的顺序配置而成的聚醚醚酮(PEEK);以醚键、酮键以及酮键的顺序配置而成的聚醚酮酮(PEKK);以醚键、醚键、酮键以及酮键的顺序配置而成的聚醚醚酮酮(PEEKK);包含酯键的聚醚酮酯;等等。
从机械强度和体积电阻率调整等方面出发,第1树脂相对于单层整体的含量优选为60质量%以上95质量%以下、更优选为70质量%以上95量%以下、进一步优选为75质量%以上90质量%以下。
从机械强度和体积电阻率调整等方面出发,第1树脂相对于第1层整体的含量优选为60质量%以上95质量%以下、更优选为70质量%以上95量%以下、进一步优选为75质量%以上90质量%以下。
从机械强度和体积电阻率调整等方面出发,第2树脂相对于第2层整体的含量优选为60质量%以上95质量%以下、更优选为70质量%以上95量%以下、进一步优选为75质量%以上90质量%以下。
(导电性碳颗粒)
作为单层或第1层中包含的第1导电性碳颗粒,例如可以举出炭黑。
作为炭黑,例如可以举出科琴黑、油炉黑、槽法炭黑(即气黑)、乙炔黑等。作为炭黑,也可以使用表面进行了处理的炭黑(下文中也称为“表面处理炭黑”)。
表面处理炭黑是在其表面赋予例如羧基、醌基、内酯基、羟基等而得到的。作为表面处理的方法,例如可以举出:在高温气氛下与空气接触来进行反应的空气氧化法;在常温(例如22℃)下与氮氧化物或臭氧进行反应的方法;在高温气氛下进行空气氧化后,在低温下利用臭氧进行氧化的方法;等等。
作为第1导电性碳颗粒的个数平均一次粒径,例如可以举出20nm以下的范围,从将L(r)积分值调整为上述范围的方面出发,优选为18nm以下的范围、更优选为15nm以下的范围、进一步优选为13nm以下的范围。另外,作为第1导电性碳颗粒的个数平均一次粒径,例如可以举出2nm以上的范围,从将L(r)积分值调整为上述范围的方面出发,优选为5nm以上的范围、更优选为10nm以上的范围。
作为第2导电性碳颗粒的个数平均一次粒径,例如可以举出2nm以上40nm以下的范围,从分散性、机械强度、体积电阻率、成膜性等方面出发,优选为20nm以上40nm以下的范围、更优选为20nm以上35nm以下的范围、进一步优选为20nm以上28nm以下的范围。
环形带具有第1层和第2层的情况下,第1导电性碳颗粒的个数平均一次粒径优选小于第2导电性碳颗粒的个数平均一次粒径。第1导电性碳颗粒的个数平均一次粒径优选为第2导电性碳颗粒的个数平均一次粒径的0.5倍以上且小于1.0倍、更优选为0.5倍以上0.8倍以下、进一步优选为0.5倍以上0.7倍以下。
导电性碳颗粒的个数平均一次粒径通过下述方法进行测定。
首先利用切片机从所得到的带的各层采集100nm厚度的测定样品,将该测定样品利用TEM(透射型电子显微镜)进行观察。之后,将与50个导电性碳颗粒各自的投影面积相等的圆的直径(即等效圆直径)作为粒径,将其平均值作为个数平均一次粒径。
在上述第1树脂包含选自由聚酰亚胺树脂和聚酰胺酰亚胺树脂组成的组中的至少一种、使用后述的第1涂布液来形成单层或第1层的情况下,从将L(r)积分值调整为上述范围的方面出发,第1导电性碳颗粒优选这些之中的槽法炭黑,更优选表面进行了处理的槽法炭黑。
在使用第1涂布液形成单层或第1层的情况下,作为第1导电性碳颗粒的pH,例如可以举出1.0以上5.5以下的范围,从将L(r)积分值调整为上述范围的方面出发,优选为1.0以上3.0以下的范围。
另外,在使用后述的第2涂布液形成第2层的情况下,作为第2导电性碳颗粒的pH,例如可以举出1.0以上5.5以下的范围,从将L(r)积分值调整为上述范围的方面出发,优选为1.0以上3.0以下的范围。
需要说明的是,环形带具有使用第1涂布液形成的第1层和使用第2涂布液形成的第2层的情况下,优选第1导电性碳颗粒的pH小于第2导电性碳颗粒的pH。
上述第1树脂包含选自由聚醚酰亚胺树脂、芳香族聚醚醚酮树脂以及聚苯硫醚树脂组成的组中的至少一种、通过后述的熔融挤出形成单层或第1层的情况下,从将L(r)积分值调整为上述范围的方面出发,第1导电性碳颗粒优选这些之中的槽法炭黑、炉黑,其中更优选表面未实施处理。
第1导电性碳颗粒可以由1种导电性碳颗粒构成,也可以为2种以上的导电性碳颗粒的混合物。
第2层中包含的第2导电性碳颗粒的具体例也可以举出与第1导电性碳颗粒的具体例同样的示例。
从减小L(r)积分值的方面、确保强度的方面出发,第1导电性碳颗粒相对于单层整体的含量优选为10质量%以上50质量%以下、更优选为13质量%以上40质量%以下、进一步优选为15质量%以上30质量%以下。
从减小L(r)积分值的方面、确保强度的方面出发,第1导电性碳颗粒相对于第1层整体的含量优选为10质量%以上50质量%以下、更优选为13质量%以上40质量%以下、进一步优选为15质量%以上30质量%以下。
从调整分散性、机械强度、体积电阻率的方面出发,第2导电性碳颗粒相对于第2层整体的含量优选为5质量%以上40质量%以下、更优选为10质量%以上30质量%以下、进一步优选为20质量%以上30质量%以下。
(其他成分)
单层、第1层以及第2层除了分别包含树脂和导电性碳颗粒以外,还分别可以包含其他成分。
作为其他成分,例如可以举出导电性碳颗粒以外的导电剂、用于提高带的强度的填料、用于防止带的热劣化的抗氧化剂、用于提高流动性的表面活性剂、耐热抗老化剂等。
在上述层中包含其他成分的情况下,其他成分的含量相对于作为对象的层的总质量优选大于0质量%且为10质量%以下、更优选大于0质量%且为5质量%以下、进一步优选大于0质量%且为1质量%以下。
(环形带的特性)
-环形带的L(r)积分值-
环形带的L(r)积分值为0以上0.1以下,从使向凹凸纸的转印性良好的方面出发,优选为0以上0.08以下、更优选为0以上0.06以下。
使L(r)积分值为上述范围的方法没有特别限定,例如可以举出作为第1导电性碳颗粒使用个数平均一次粒径小的颗粒的方法、选择所使用的第1导电性碳颗粒的种类的方法、对环形带的制造过程中的条件(例如干燥条件等)进行调整的方法等。
-环形带的厚度-
从带的机械强度的方面出发,单层的厚度优选为60μm以上120μm以下、更优选为80μm以上120μm以下。
从制造适性的方面以及抑制放电的方面出发,第1层的厚度优选为1μm以上40μm以下、更优选为3μm以上20μm以下。
从带的机械强度的方面出发,第2层的厚度优选为50μm以上100μm以下、更优选为60μm以上80μm以下。
环形带具有第1层和第2层的情况下,从向凹凸纸的转印性良好的方面出发,第1层相对于总厚度的比例优选为3%以上50%以下、更优选为5%以上30%以下。
需要说明的是,各层的膜厚如下进行测定。
即,利用光学显微镜或扫描型电子显微镜对环形带的厚度方向的断面进行观察,对测定对象的层的厚度进行10处测定,将其平均值作为厚度。
-环形带的体积电阻率-
从向凹凸纸的转印性良好的方面出发,对环形带施加5秒100V的电压时的体积电阻率的常用对数值优选为9.0(logΩ·cm)以上13.5(logΩ·cm)以下、更优选为9.5(logΩ·cm)以上13.2(logΩ·cm)以下、特别优选为10.0(logΩ·cm)以上12.5(logΩ·cm)以下。
环形带中的施加5秒100V的电压时的体积电阻率的测定通过下述方法进行。
作为电阻测定机使用微小电流计(Advantest公司制造R8430A),作为探针使用UR探针(三菱化学分析株式会社制),将环形带沿周向以等间隔取6点、对于宽度方向的中央部和两端部取3点总计18点在电压100V、施加时间5秒、加压1kgf的条件下测定体积电阻率(logΩ·cm),计算出平均值。另外,在温度22℃、湿度55%RH的环境下进行测定。
-环形带的表面电阻率-
从向凹凸纸的转印性良好的方面出发,对环形带的外周面施加3秒100V的电压时的表面电阻率的常用对数值优选为10.0(logΩ/sq.)以上15.0(logΩ/sq.)以下、更优选为10.5(logΩ/sq.)以上14.0(logΩ/sq.)以下、特别优选为11.0(logΩ/sq.)以上13.5(logΩ/sq.)以下。
需要说明的是,上述表面电阻率的单位logΩ/sq.是将表面电阻率以单位面积的电阻值的对数值表示的数值,也记为log(Ω/sq.)、logΩ/square、logΩ/□等。
在上述环形带的外周面施加3秒100V的电压时的表面电阻率的测定通过下述方法进行。
作为电阻测定机使用微小电流计(Advantest公司制造R8430A),作为探针使用UR探针(三菱化学分析株式会社制),将环形带的外周面沿周向以等间隔取6点、对于宽度方向的中央部和两端部取3点总计18点在电压100V、施加时间3秒、加压1kgf的条件下测定环形带的外周面的表面电阻率(logΩ/sq.),计算出平均值。另外,在温度22℃、湿度55%RH的环境下进行测定。
(环形带的制造方法)
环形带的制造方法没有特别限定。
在环形带的制造方法的一例中,例如经历下述步骤:第1涂布液制备步骤,制备含有第1树脂或其前体、第1导电性碳颗粒以及第1溶剂的第1涂布液;第1涂布膜形成步骤,在被涂布材的外周上涂布上述第1涂布液,形成第1涂布膜;以及第1干燥步骤,一边升高上述被涂布材的温度一边使上述第1涂布膜干燥。上述环形带的制造方法中,除了第1涂布液制备步骤、第1涂布膜形成步骤以及第1干燥步骤以外,也可以经历其他步骤。作为其他步骤,例如在使用第1树脂的前体的情况下,可以举出对于通过第1干燥步骤干燥后的第1涂布膜进行烧制的第1烧制步骤等。
制造作为单层体的环形带的情况下,通过经历上述第1涂布液制备步骤、第1涂布膜形成步骤以及第1干燥步骤,在被涂布材的外周面形成包含第1树脂和第1导电性碳颗粒的单层。需要说明的是,单层例如可以通过制作包含第1树脂和第1导电性碳颗粒的粒料并将该粒料熔融挤出而形成。
在制造作为层积体的环形带的情况下,例如,通过经历上述第1涂布液制备步骤、第1涂布膜形成步骤以及第1干燥步骤,在形成于被涂布材上的第2层的外周面形成包含第1树脂和第1导电性碳颗粒的第1层。
在制造作为层积体的环形带的情况下,例如通过经历下述步骤而在被涂布材的外周面形成第2层:第2涂布液制备步骤,制备含有第2树脂或其前体、第2导电性碳颗粒、以及第2溶剂的第2涂布液;第2涂布膜形成步骤,在被涂布材的外周上涂布上述第2涂布液而形成第2涂布膜;以及第2干燥步骤,将第2涂布膜干燥。需要说明的是,第2层也可以通过例如制作包含第2树脂和第2导电性碳颗粒的粒料并将该粒料熔融挤出来形成。
-涂布液制备步骤-
在第1涂布液制备步骤中,制备含有第1树脂或其前体、第1导电性碳颗粒以及第1溶剂的第1涂布液。例如,在第1树脂为聚酰亚胺树脂、第1导电性碳颗粒为炭黑的情况下,作为第1涂布液,例如制备分散有炭黑且作为聚酰亚胺树脂前体的聚酰胺酸溶解在第1溶剂中的溶液。另外,例如第1树脂为聚酰胺酰亚胺树脂、第1导电性碳颗粒为炭黑的情况下,作为第1涂布液,例如制备分散有炭黑且聚酰胺酰亚胺树脂溶解在第1溶剂中的溶液。
作为第1涂布液的制备方法,从将第1导电性碳颗粒的凝集体粉碎的方面出发、并且从提高第1导电性碳颗粒的分散性的方面出发,优选将导电性碳颗粒利用行星混合机搅拌后使用球磨机、喷射式粉碎机等粉碎机进行分散处理。
第1溶剂没有特别限制,根据作为第1树脂使用的树脂的种类等适宜地决定即可。例如,作为第1树脂为聚酰亚胺树脂或聚酰胺酰亚胺树脂的情况下,作为第1溶剂,优选使用后述的极性溶剂。
作为极性溶剂,例如可以举出N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二乙基乙酰胺(DEAc)、二甲基亚砜(DMSO)、六亚甲基磷酰胺(HMPA)、N-甲基己内酰胺、N-乙酰基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(N,N-二甲基咪唑啉酮、DMI)等,它们可以单独使用1种、也可以将2种以上合用。
需要说明的是,在经历第2涂布液制备步骤的情况下,在第2涂布液制备步骤中,制备含有第2树脂、第2导电性碳颗粒以及第2溶剂的第2涂布液。第2树脂和第2导电性碳颗粒如上所述,第2涂布液的制备方法和第2溶剂分别与上述第1涂布液的制备方法和第1溶剂相同。
-涂布膜形成步骤-
在第1涂布膜形成步骤中,在被涂布材的外周上涂布上述第1涂布液,形成第1涂布膜。
作为被涂布材,例如可以举出圆筒状或圆柱状的模具等。被涂布材可以是对上述模具的外周面进行了防粘剂处理后的材料。在制造作为单层体的环形带的情况下,在第1涂布膜形成步骤中,例如,在上述被涂布材或进行了防粘剂处理的被涂布材的外周面直接涂布第1涂布液。在制造作为层积体的环形带的情况下,在第1涂布膜形成步骤中,例如在形成有第2层或第2涂布膜的被涂布材的外周面涂布第1涂布液。
作为第1涂布液的涂布方法,例如可以举出喷涂法、螺旋涂布(流涂)法、刮板涂布法、绕线棒涂布法、浸渍涂布法、微珠涂布法、气刀涂布法、幕式涂布法等公知的方法。
需要说明的是,在经历第2涂布膜形成步骤的情况下,在第2涂布膜形成步骤中,在被涂布材的外周上涂布第2涂布液来形成第2涂布膜。第2涂布液的涂布方法也与第1涂布液的涂布方法相同。
-干燥步骤-
在第1干燥步骤中,将第1涂布膜形成步骤中形成的第1涂布膜干燥。通过第1干燥步骤除去第1涂布膜中包含的第1溶剂,得到单层或第1层。
作为将第1涂布膜干燥的方法,例如可以举出向第1涂布膜供给热风的方法、对被涂布材进行加热的方法等。
作为第1涂布膜表面的热风速度,例如可以举出0.1m/s以上50.0m/s以下的范围,优选为1.0m/s以上40.0m/s以下的范围、更优选为1.0m/s以上20.0m/s以下的范围。
此处,第1涂布膜表面的热风速度如下进行测定。具体地说,使用风速计(Anemomaster型号6036KANOMAX公司制造)进行测定。
作为第1涂布膜表面的热风温度,例如可以举出50℃以上200℃以下的范围,优选80℃以上185℃以下的范围,更优选110℃以上170℃以下的范围。
第1涂布膜表面的热风温度将温度计(例如Graphtec公司K热电偶、型号:JBS-7115-5M-K)与Graphtec公司数据记录仪(型号:GL240)连接来进行测定。
向第1涂布膜的表面供给热风的方法没有特别限定,例如可以举出从狭缝喷嘴向着第1涂布膜的表面吹送干燥炉的热风的方法、向第1涂布膜直接供给干燥炉的热风的方法等。其中,从容易控制第1涂布膜表面的热风速度的方面出发,优选使用狭缝喷嘴的方法。
需要说明的是,在经历第2干燥步骤的情况下,在第2干燥步骤中,将利用第2涂布膜形成步骤形成的第2涂布膜干燥。将第2涂布膜干燥的方法与将第1涂布膜干燥的方法相同。第2干燥步骤可以在进行第1涂布膜形成步骤之前完成,也可以在完成第2干燥步骤之前进行第1涂布膜形成步骤,使第1干燥步骤兼作第2干燥步骤的一部分。
-烧制步骤-
如上所述,环形带的制造方法可以经历第1烧制步骤。在第1烧制步骤中,通过对于利用第1干燥步骤干燥后的第1涂布膜进行加热而进行烧制。例如在第1树脂为聚酰亚胺树脂的情况下,通过第1烧制步骤将第1涂布膜中包含的聚酰胺酸酰亚胺化,得到聚酰亚胺。
第1烧制步骤中的加热温度例如可以举出150℃以上450℃以下的范围,优选为200℃以上430℃以下的范围。另外,第1烧制步骤中的加热时间例如可以举出20分钟以上180分钟以下的范围,优选为60分钟以上150分钟以下的范围。
需要说明的是,在制造作为层积体的环形带的情况下,在经历第2涂布液制备步骤、第2涂布膜形成步骤以及第2干燥步骤来形成第2层的情况下,可以经历将利用第2干燥步骤干燥后的第2涂布膜进行烧制的第2烧制步骤。第2烧制步骤可以兼作第1烧制步骤。
<清洁刮板>
作为清洁机构使用的清洁刮板是与中间转印带的外周面接触的清洁刮板,只要与中间转印带的接触部的M100/Re的值为0.25以上且Re的值为25以上的清洁刮板就没有特别限定。
下文中,也将M100/Re的值为0.25以上且Re的值为25以上的部件称为“接触部件”。
(构成)
清洁刮板例如可以为单层结构,可以为二层结构,可以为三层以上的构成,也可以为其他构成。
作为单层结构的清洁刮板,例如可以举出包括接触部的整体由单一材料构成的清洁刮板(即由接触部件形成的清洁刮板)。
作为二层结构的清洁刮板,例如可以举出设有第一层和第二层的清洁刮板,该第一层在包含接触部的腹面侧的整个表面上形成并且由接触部件形成,该第二层作为背面层,在相对于该第一层的背面侧上形成并由与接触部件不同的材料形成。
作为三层以上的构成的清洁刮板,例如可以举出在上述二层结构的清洁刮板中的第一层与第二层之间具有其他层的清洁刮板。
清洁刮板例如与刚性板状支撑材料粘接使用。
(接触部件的组成)
接触部件只要M100/Re的值为0.25以上且Re的值为25以上就没有特别限定。
作为接触部件,例如可以举出含有聚氨酯橡胶的部件。
-聚氨酯橡胶-
聚氨酯橡胶是至少多元醇成分与多异氰酸酯成分经聚合而成的聚氨酯橡胶。聚氨酯橡胶可以为除了多元醇成分以外还根据需要将具有可与多异氰酸酯的异氰酸酯基反应的官能团的树脂进行聚合而成的聚氨酯橡胶。
聚氨酯橡胶优选具有硬链段和软链段。“硬链段”和“软链段”是指下述链段:在聚氨酯橡胶材料中,构成前者的材料由比构成后者的材料相对更硬的材料形成、构成后者的材料由比构成前者的材料相对更软的材料形成。
需要说明的是,作为构成硬链段的材料(硬链段材料),可以举出多元醇成分中的低分子多元醇成分、具有可与多异氰酸酯的异氰酸酯基反应的官能团的树脂等。另一方面,作为构成软链段的材料(软链段材料),可以举出多元醇成分中的高分子多元醇成分。
此处,硬链段的凝集体的平均粒径优选为1μm以上10μm以下、更优选为1μm以上5μm以下。
通过使硬链段的凝集体的平均粒径为1μm以上,接触部件的表面的摩擦电阻容易降低。因此,刮板行为变得稳定,容易抑制局部的磨耗。
另一方面,通过使硬链段的凝集体的平均粒径为10μm以下,容易抑制破损的发生。
硬链段的凝集体的平均粒径如下进行测定。使用偏光显微镜(奥林巴斯制BX51-P)以倍率×20拍摄图像,实施图像处理来将图像二值化,对于每个清洁刮板测定5处(对于每1处测定5个凝集体的粒径),对20个清洁刮板进行凝集体的粒径(等效圆直径)测定,由总计500个凝集体计算出平均粒径。
需要说明的是,关于图像的二值化,使用图像处理软件OLYMPUS Streamessentials(奥林巴斯公司制造),按照结晶部和硬链段的凝集体呈黑色、非晶部(相当于软链段)呈白色来调整色调/彩度/亮度的阈值。
·多元醇成分
多元醇成分包含高分子多元醇和低分子多元醇。
高分子多元醇成分是数均分子量为500以上(优选500以上5000以下)的多元醇。作为高分子多元醇成分,可以举出通过低分子多元醇与二元酸的脱水缩合得到的聚酯多元醇、通过低分子多元醇与烷基碳酸酯的反应得到的聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚醚多元醇等公知的多元醇。需要说明的是,作为高分子多元醇的市售品,例如可以举出株式会社Daicel制造的PRAXCELL 205、PRAXCELL 240等。
此处,数均分子量为利用凝胶渗透色谱(GPC)法测定得到的值。以下相同。
这些高分子多元醇可以单独使用,也可以将2种以上合用。
相对于聚氨酯橡胶的全部聚合成分,高分子多元醇成分的聚合比可以为30摩尔%以上50摩尔%以下,优选为40摩尔%以上50摩尔%以下。
低分子多元醇成分是分子量(数均分子量)小于500的多元醇。低分子多元醇是起到作为链延长剂以及交联剂的功能的材料。
作为低分子多元醇成分,可以举出1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,11-十一烷二醇、1,12-十二烷二醇、1,13-十三烷二醇、1,14-十四烷二醇、1,18-十八烷二醇、1,20-二十烷二醇。其中,作为低分子多元醇成分,优选应用1,4-丁二醇。
作为低分子多元醇成分,还可以举出作为链延长剂和交联剂公知的二醇(2官能)、三醇(3官能)、或者四醇(4官能)等。
这些多元醇可以单独使用,也可以将2种以上合用。
相对于聚氨酯橡胶的全部聚合成分,低分子多元醇成分的聚合比可以大于50摩尔%且为75摩尔%以下,优选为52摩尔%以上75摩尔%以下、更优选为55摩尔%以上75摩尔%以下、进一步优选为55摩尔%以上60摩尔%以下。
·多异氰酸酯成分
作为多异氰酸酯成分,例如可以举出4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI)、1,6-己烷二异氰酸酯(HDI)、1,5-萘二异氰酸酯(NDI)以及3,3-二甲基联苯-4,4-二异氰酸酯(TODI)等。
作为多异氰酸酯成分,更优选4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1,5-萘二异氰酸酯(NDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)。
这些多异氰酸酯成分可以单独使用,也可以将2种以上合用。
相对于聚氨酯橡胶的全部聚合成分,多异氰酸酯成分的聚合比可以为5摩尔%以上25摩尔%以下,优选为10摩尔%以上20摩尔%以下。
·具有可与异氰酸酯基反应的官能团的树脂
具有可与异氰酸酯基反应的官能团的树脂(下文中称为“含有官能团的树脂”)优选为具有柔软性的树脂,从柔软性的方面出发,更优选为具有直链结构的脂肪族系的树脂。作为含有官能团的树脂的具体例,可以举出包含2个以上羟基的丙烯酸系树脂、包含2个以上羟基的聚丁二烯树脂、具有2个以上环氧基的环氧树脂等。
作为包含2个以上羟基的丙烯酸树脂的市售品,例如可以举出综研化学公司制造的ACTFLOW(等级:UMB-2005B、UMB-2005P、UMB-2005、UME-2005等)。
作为包含2个以上羟基的聚丁二烯树脂的市售品,例如可以举出出光兴产株式会社制造的R-45HT等。
作为具有2个以上环氧基的环氧树脂,并非如现有常见的环氧树脂那样为具有硬且脆的性质的树脂,而优选为比现有的环氧树脂更柔软且更具有强韧性的树脂。作为上述环氧树脂,例如,在分子结构方面,在其主链结构中具有可提高主链的可动性的结构(柔性骨架)的树脂是适宜的,作为柔性骨架,可以举出亚烷基骨架、环烷烃骨架、聚氧化亚烷基骨架等,特别适宜为聚氧化亚烷基骨架。
另外,在物性方面,与现有的环氧树脂相比,相比于分子量来说粘度低的环氧树脂是适宜的。具体地说,优选其重均分子量为900±100的范围内、25℃时的粘度为15000±5000mPa·s的范围内,更优选该粘度为15000±3000mPa·s的范围内。作为具有该特性的环氧树脂的市售品,例如可以举出DIC制造的EPICLCON EXA-4850-150等。
含有官能团的树脂的聚合比为无损于本实施方式的清洁刮板的效果的范围即可。
·聚氨酯橡胶的制造方法
聚氨酯橡胶的制造使用预聚物法或一步法等聚氨酯的常见制造方法。预聚物法可得到耐磨耗性和破损性优异的聚氨基甲酸酯,因此适合于本实施方式,但其受到制法的限制。
需要说明的是,在清洁刮板的成型中,将通过上述方法制备的清洁刮板形成用的组合物利用例如离心成型或挤出成型等形成为片状,通过实施切断加工等来制作。
此处,作为聚氨酯橡胶的制造中使用的催化剂,可以举出叔胺等胺系化合物、季铵盐、有机锡化合物等有机金属化合物等。
作为上述叔胺,例如可以举出三乙胺等三烷基胺、N,N,N’,N’-四甲基-1,3-丁二胺等四烷基二胺、二甲基乙醇胺等氨基醇、乙氧基化胺、乙氧基化二胺、双(二乙基乙醇胺)己二酸酯等的胺、三亚乙基二胺(TEDA)、N,N-二甲基环己胺等环己胺衍生物、N-甲基吗啉、N-(2-羟基丙基)-二甲基吗啉等吗啉衍生物、N,N’-二乙基-2-甲基哌嗪、N,N’-双(2-羟基丙基)-2-甲基哌嗪等哌嗪衍生物等。
作为季铵盐,例如可以举出2-羟基丙基三甲基铵辛酸盐、1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬烯-5(DBN)辛酸盐、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳烯-7(DBU)-辛酸盐、DBU-油酸盐、DBU-对甲苯磺酸盐、DBU-甲酸盐、2-羟基丙基三甲基铵甲酸盐等。
作为有机锡化合物,例如可以举出二月桂酸二丁基锡、二丁基锡二(2-乙基己酸盐)等二烷基锡化合物、2-乙基己酸亚锡、油酸亚锡等。
这些催化剂中,从耐水解性的方面出发使用作为叔胺的三亚乙基二胺(TEDA),从加工性的方面出发优选使用季铵盐。季铵盐中,优选使用高反应活性的1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬烯-5(DBN)辛酸盐、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳烯-7(DBU)-辛酸盐、DBU-甲酸盐。
催化剂的含量优选为构成接触部件的聚氨酯橡胶整体的0.0005质量%以上0.03质量%以下的范围,特别优选为0.001质量%以上0.01质量%以下。
这些成分可以单独使用或者将2种以上合并使用。
(接触部件的物性)
接触部件的M100/Re的值为0.25以上、优选为0.28以上、更优选为0.3以上。需要说明的是,从耐破损性的方面出发,接触部件的M100/Re的值的上限优选为1.0以下、更优选为0.9以下。
接触部件的Re[%]为25%以上、优选为28%以上、更优选为30%以上。需要说明的是,从抑制刮板振鸣(鳴き)和耐磨耗性的方面出发,接触部的Re[%]的上限优选60%以下、更优选为40%以下。
从耐磨耗性和耐破损性的方面出发,接触部件的M100[MPa]优选为4MPa以上10MPa以下、更优选为5MPa以上9MPa以下。
通过使M100/Re的值为0.25以上且Re的值为25以上,与Re的值小于25的情况相比,不容易形成清洁刮板的接触部沿中间转印带的传送方向明显卷入的状态,并且可抑制难以从明显卷入的状态恢复的情况。
通过使M100/Re的值为0.25以上且Re的值为25以上,与M100/Re的值小于0.25、且Re的值小于25的情况相比,容易形成微小区域翻转,可抑制由于清洁刮板的前端拖拽所致的彩色条纹的发生。
对接触部件的M100/Re的值和Re的值进行控制的方法没有特别限定,例如在接触部件包含聚氨酯橡胶的情况下,可以举出通过对于聚氨酯橡胶的各聚合成分的种类和量、以及制造条件进行选择而调整为上述范围内的方法。
需要说明的是,接触部件的重均分子量可以为1000以上4000以下,优选为1500以上3500以下。
上述重均分子量为利用凝胶渗透色谱(GPC)法测定得到的值。
(非接触部件的组成)
清洁刮板中,对于接触部件和该接触部件以外的区域(下文中也称为“非接触部件”)分别由不同材料构成的情况下的非接触部件的组成进行说明。
非接触部件只要具有支撑接触部件的功能,即可以没有特别限定地使用公知的任何材料来得到。具体地说,作为非接触部件中使用的材料,例如可以举出聚氨酯橡胶、硅酮橡胶、氟橡胶、氯丁二烯橡胶、丁二烯橡胶等。这些之中,聚氨酯橡胶为佳。作为聚氨酯橡胶,可以举出酯系聚氨酯、醚系聚氨酯,特别优选酯系聚氨酯。
(清洁刮板的制造)
作为单层结构的清洁刮板例如通过上述接触部件的成型方法来制造。
作为二层结构的清洁刮板、作为三层以上的结构的清洁刮板例如通过将作为接触部件的第一层和作为非接触部件的第二层(3层以上的层结构的情况下为2层以上的层)相互贴合来制作。作为上述贴合方法,适宜使用双面胶带、各种粘接剂等。另外,也可以在成型时设置时间差使各层的材料流入模具中,在不设置粘接层的情况下通过材料间的结合而将2层以上的层粘接。
(与中间转印带的接触)
清洁刮板例如按照接触部前端成为开口部侧的方式固定在清洁壳体内,该清洁壳体在中间转印带侧具有开口部。清洁壳体例如具备将利用清洁刮板从中间转印带的外周面回收的废色调剂等异物引导至异物回收容器中的传送部件。
清洁机构可以具有2个以上的清洁刮板。
清洁刮板推抵在中间转印带上的力NF(法向力,Normal Force)即接触压优选为1.0gf/mm以上4.0gf/mm以下的范围,更优选为1.5fgf/mm以上3.5fgf/mm的范围。
另外,清洁刮板接触部咬入到中间转印带中的长度优选为0.8mm以上1.2mm以下的范围、更优选为0.9mm以上1.1mm以下的范围。
[转印装置、图像形成装置]
本实施方式的转印装置具备:转印单元,其具备中间转印带以及对中间转印带外周面进行清扫的清洁机构;一次转印机构,将形成在图像保持体表面的色调剂图像一次转印至转印单元的中间转印带的表面;以及二次转印机构,将转印至中间转印带表面的色调剂图像二次转印至记录介质表面,并且本实施方式的转印装置作为转印单元使用上述转印单元。
本实施方式的图像形成装置具备:图像保持体;充电装置,对上述图像保持体表面进行充电;静电潜像形成装置,在经充电的上述图像保持体表面形成静电潜像;显影装置,存储包含色调剂的显影剂,利用上述显影剂将形成在上述图像保持体表面的静电潜像显影,形成色调剂图像;以及转印装置,将上述色调剂图像转印至记录介质表面,作为转印装置使用上述的转印装置。
本实施方式的图像形成装置例如可以举出:在显影装置内仅存储单色色调剂的通常单色图像形成装置;反复进行依次将保持在图像保持体上的色调剂图像一次转印至中间转印带的彩色图像形成装置;在中间转印带上串联配置有具备针对每一色显影器的2个以上图像保持体的串联型彩色图像形成装置。
图1是示出本实施方式的图像形成装置的一例的示意性构成图。图1所示的图像形成装置为将上述的转印单元中的环形带应用于中间转印带107、将上述的转印单元中的清洁刮板应用于中间转印带清洁装置112的图像形成装置。
如图中所示,本实施方式的图像形成装置100例如为所谓的串联方式,在由电子照相感光体形成的4个图像保持体101a~101d的周围沿着其旋转方向依次配置有充电装置102a~102d、曝光装置114a~114d、显影装置103a~103d、一次转印装置(一次转印辊)105a~105d、图像保持体清洁装置104a~104d。需要说明的是,为了除去残留在转印后的图像保持体101a~101d的表面的残余电位,可以具备除电器。
中间转印带107利用支撑辊106a~106d、驱动辊111以及对向辊108赋予张力并进行支撑,形成转印单元107b。利用这些支撑辊106a~106d、驱动辊111以及对向辊108,中间转印带107可以在与各图像保持体101a~101d的表面接触的同时沿箭头A的方向移动到各图像保持体101a~101d与一次转印辊105a~105d之间。一次转印辊105a~105d隔着中间转印带107与图像保持体101a~101d接触的部位为一次转印部,在图像保持体101a~101dUI一次转印辊105a~105d的接触部施加一次转印电压。
作为二次转印装置,隔着中间转印带107和二次转印带116将对向辊108和二次转印辊109对向配置。二次转印带116利用二次转印辊109和支撑辊106e进行支撑。纸等记录介质115与中间转印带107的表面接触并同时沿箭头B的方向在被中间转印带107和二次转印辊109所夹持的区域移动,然后通过定影装置110。二次转印辊109隔着中间转印带107和二次转印带116与对向辊108接触的部位为二次转印部,在二次转印辊109与对向辊108的接触部施加二次转印电压。进而,按照与转印后的中间转印带107接触的方式配置中间转印带清洁装置112和113。
在该构成的多色的图像形成装置100中,图像保持体101a沿箭头C的方向旋转,并且利用充电装置102a将其表面充电,然后利用激光等曝光装置114a形成第1种颜色的静电潜像。所形成的静电潜像通过存储有与该色相对应的色调剂的显影装置103a利用包含色调剂的显影剂进行显影(成像)而形成色调剂图像。需要说明的是,在显影装置103a~103d中,分别存储有与各种颜色的静电潜像相对应的色调剂(例如黄色、品红色、青色、黑色)。
形成在图像保持体101a上的色调剂图像在通过一次转印部时利用一次转印辊105a静电转印(一次转印)至中间转印带107上。然后,在保持有第1种颜色的色调剂图像的中间转印带107上利用一次转印辊105b~105d按照第2种颜色、第3种颜色、第4种颜色的色调剂图像依次重叠的方式进行一次转印,最终得到多色的多重色调剂图像。
形成在中间转印带107上的多重色调剂图像在通过二次转印部时一次性静电转印至利用二次转印带116传送的记录介质115上。转印了色调剂图像的记录介质115被传送至定影装置110,通过加热和加压、加热或加压进行定影处理后,排出到机外。
一次转印后的图像保持体101a~101d利用图像保持体清洁装置104a~104d除去残留色调剂。另一方面,二次转印后的中间转印带107利用中间转印带清洁装置112和113除去残留色调剂,置于下面的图像形成过程中。
(图像保持体)
作为图像保持体101a~101d,广泛使用公知的电子照相感光体。作为电子照相感光体,使用感光层由无机材料构成的无机感光体、感光层由有机材料构成的有机感光体等。有机感光体中,适于使用将通过曝光而产生电荷的电荷产生层以及传输电荷的电荷传输层进行层积的功能分离型有机感光体;起到产生电荷的功能和传输电荷的功能的单层型有机感光体。另外,无机感光体中,适于使用感光层由非晶硅构成的感光体。
另外,图像保持体的形状没有特别限定,例如采用圆筒鼓状、片(sheet)状或板(plate)状等公知的形状。
(充电装置)
作为充电装置102a~102d没有特别限制,例如广泛应用使用导电性的辊、刷、膜或橡胶刮板等的接触型充电器;利用电晕放电的电晕丝(scorotron)充电器或电晕管(corotron)充电器等公知的充电器。其中优选接触型充电器。
充电装置102a~102d对于图像保持体101a~101d通常施加直流电流,但也可以进一步重叠施加交流电流。
(曝光装置)
作为曝光装置114a~114d没有特别限制,例如广泛应用半导体激光、LED(LightEmitting Diode、发光二极管)光或液晶光闸光等光源、或者可对于经多棱镜由这些光源确定的影像进行曝光的光学系设备等公知的曝光装置。
(显影装置)
作为显影装置103a~103d,根据目的选择。例如可以举出将单组分系显影剂或双组分系显影剂使用刷或辊等利用接触或非接触方式进行显影的公知的显影器等。
(一次转印辊)
一次转印辊105a~105d可以为单层或多层中的任一种。例如,在单层结构的情况下,由在发泡或无发泡的硅酮橡胶、氨基甲酸酯橡胶或EPDM等中适量混配有炭黑等导电性颗粒而成的辊构成。
(图像保持体清洁装置)
图像保持体清洁装置104a~104d用于除去在一次转印步骤后的图像保持体101a~101d的表面所附着的残留色调剂,除了清洁刮板以外,还使用刷清洁或辊清洁等。其中优选使用清洁刮板。另外,作为清洁刮板的材质,可以举出氨基甲酸酯橡胶、氯丁橡胶或硅酮橡胶等。
(二次转印辊)
二次转印辊109的层结构没有特别限定,例如在三层结构的情况下,由核心层、中间层以及被覆其表面的涂布层构成。核心层由分散有导电性颗粒的硅酮橡胶、氨基甲酸酯橡胶或EPDM等发泡体构成,中间层由它们的无发泡体构成。作为涂布层的材料,可以举出四氟乙烯-六氟丙烯共聚物或全氟烷氧基树脂等。二次转印辊109的体积电阻率优选为107Ωcm以下。另外,也可以为除中间层以外的2层结构。
(对向辊)
对向辊108形成二次转印辊109的对向电极。对向辊108的层结构可以为单层或多层中的任一种。例如在单层结构的情况下,由在硅酮橡胶、氨基甲酸酯橡胶或EPDM等中适量混配有炭黑等导电性颗粒而成的辊构成。二层结构的情况下,由利用高电阻层被覆由上述橡胶材料构成的弹性层的外周面而成的辊构成。
对于对向辊108与二次转印辊109的芯体施加通常为1kV以上6kV以下的电压。也可以不对于对向辊108的芯体施加电压,而对于与对向辊108接触的良导电性的电极部件和二次转印辊109施加电压。作为上述电极部件,可以举出金属辊、导电性橡胶辊、导电刷、金属板、或者导电性树脂板等。
(定影装置)
作为定影装置110,广泛应用例如热辊定影器、加压辊定影器、或者闪光定影器等公知的定影器。
(中间转印带清洁装置)
中间转印带清洁装置112为上述转印单元中的清洁刮板。
作为中间转印带清洁装置113,除了清洁刮板以外,还使用刷清洁或辊清洁等。
以上对本实施方式进行了说明,但并不解释为限定于上述实施方式,可进行各种变形、变更、改良。
[实施例]
以下对本发明的实施例进行说明,但本发明不限于以下的实施例。需要说明的是,在以下的说明中,只要不特别声明,“份”和“%”全部为质量基准。
[中间转印带(环形带)的制作]
<中间转印体A的制作>
在全芳香族系聚酰亚胺清漆(固体成分率:18wt%、Unitika制造、U-Imide KX、溶剂:NMP)1000g中添加作为第1导电性碳颗粒的氧化处理气黑(槽法炭黑、Orion EngineeredCarbons S.A.制造、FW200、个数平均一次粒径:13nm)38g(21phr),使所得到的成分利用高压碰撞型分散机(Genus制)以200MPa的压力通过的孔,并且通过进行5次使分成2份的浆料碰撞的操作来进行分散,得到作为第1涂布液的涂布液A。
将所得到的涂布液A利用流涂法按照得到规定膜厚的方式涂布至的SUS制管的外表面,在150℃旋转干燥30分钟后,放入340℃的烘箱中1小时,然后取出,由此得到在外表面形成了环形带A的SUS制管。环形带A的整体膜厚(即单层的膜厚)为80μm。
将涂布在外表面的环形带A由SUS制管拆下,切割成宽360mm,得到作为带状中间转印体的中间转印体A。需要说明的是,导电性碳颗粒相对于中间转印体A整体的含量为17质量%。
另外,对于中间转印体A利用上述方法测定体积电阻率和外周面的表面电阻率,结果体积电阻率的常用对数值为10.1(logΩ·cm)、表面电阻率的常用对数值为10.5(logΩ/sq.)。
<中间转印体B的制作>
除了使用氧化处理气黑(槽法炭黑、Orion Engineered Carbons S.A.制造、SB6)来代替氧化处理气黑(Orion Engineered Carbons S.A.制造、FW200)以外,与环形带A和中间转印体A同样地得到环形带B和中间转印体B。
环形带B的整体膜厚(即单层的膜厚)为78μm。
导电性碳颗粒相对于中间转印体B整体的含量为20质量%、中间转印体B的体积电阻率的常用对数值为10.3(logΩ·cm)、中间转印体B的表面电阻率的常用对数值为10.8(logΩ/sq.)。
<中间转印体C的制作>
在干燥步骤中使用狭缝喷嘴在150℃加热15分钟来代替在150℃旋转干燥30分钟,除此以外与环形带A和中间转印体A同样地得到环形带C和中间转印体C。
环形带C的整体膜厚(即单层的膜厚)为81μm。
导电性碳颗粒相对于中间转印体C整体的含量为17质量%、中间转印体C的体积电阻率的常用对数值为10.1(logΩ·cm)、中间转印体C的表面电阻率的常用对数值为10.4(logΩ/sq.)。
<中间转印体D的制作>
除了在130℃旋转干燥45分钟来代替在150℃旋转干燥30分钟以外,与环形带A和中间转印体A同样地得到环形带D和中间转印体D。
环形带D的整体膜厚(即单层的膜厚)为81μm。
导电性碳颗粒相对于中间转印体D整体的含量为17质量%、中间转印体D的体积电阻率的常用对数值为10.2(logΩ·cm)、中间转印体D的表面电阻率的常用对数值为10.6(logΩ/sq.)。
<中间转印体E、F的制作>
使用狭缝喷嘴在165℃加热来代替在150℃旋转干燥30分钟,除此以外与环形带A和中间转印体A同样地分别得到环形带E和环形带F以及中间转印体E和中间转印体F。需要说明的是,关于使用狭缝喷嘴的加热时间,环形带E为12分钟、环形带F为10分钟。
环形带E和环形带F的整体膜厚(即单层的膜厚)均为80μm。
导电性碳颗粒相对于中间转印体E整体的含量和导电性碳颗粒相对于环形带F整体的含量均为17质量%、中间转印体E和中间转印体F的体积电阻率的常用对数值均为10.1(logΩ·cm)、中间转印体E和中间转印体F的表面电阻率的常用对数值均为10.5(logΩ/sq.)。
<中间转印体G的制作>
除了使用氧化处理气黑(槽法炭黑、Orion Engineered Carbons S.A.制造、SB4)来代替氧化处理气黑(Orion Engineered Carbons S.A.制造、FW200)以外,与环形带A和中间转印体A同样地得到环形带G和中间转印体G。
环形带G的整体膜厚(即单层的膜厚)为80μm。
导电性碳颗粒相对于中间转印体G整体的含量为16质量%、中间转印体G的体积电阻率的常用对数值为10.3(logΩ·cm)、中间转印体G的表面电阻率的常用对数值为10.9(logΩ/sq.)。
[清洁刮板的制作]
<清洁刮板1~6的制作>
按照表1变更高分子多元醇成分、低分子多元醇成分、异氰酸酯成分以及交联剂的种类和摩尔比、以及固化成熟条件,制作单层的各清洁刮板。具体如下。
首先,将己二酸(HOOC-C4H8-COOH)和1,4丁二醇以1:1(摩尔比)聚合,并且进行使末端为-OH的处理,得到聚合有碳原子数为4的直链二醇(丁二醇)的聚酯多元醇。所得到的聚酯多元醇的数均分子量为2000。
接着,使作为高分子多元醇成分的聚酯多元醇、作为低分子多元醇的1,4丁二醇(1,4-BD、扩链剂)、作为异氰酸酯的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI、多异氰酸酯、东曹株式会社(Tosoh Corporation)制造、Millionate MT)以及作为交联剂的三羟甲基丙烷(TMP、三菱瓦斯化学株式会社制造)按表1所示的混合量(摩尔比)在氮气气氛下在80℃反应2小时,制备清洁刮板形成用组合物A1。
接着,使上述清洁刮板形成用组合物A1流入到将模具调整为140℃的离心成型机中,在表1所示的固化成熟条件下固化后进行成熟加热。之后对冷却的固化物进行切割,得到宽8mm、厚2mm的清洁刮板。
需要说明的是,表1所示的固化成熟条件A~D如下。
·固化成熟条件A:在100℃固化反应1小时后,在110℃熟化加热24小时
·固化成熟条件B:在110℃固化反应1小时后,在110℃熟化加热24小时
·固化成熟条件C:在110℃固化反应2小时后,在110℃熟化加热48小时
·固化成熟条件D:在100℃固化反应40分钟后,在100℃熟化加热24小时
[表1]
[中间转印带和清洁刮板的测定]
将中间转印带中的L(r)积分值、清洁刮板中的M100/Re的值、清洁刮板中的Re的值利用上述方法进行测定,并将结果示于表2。
[图像形成装置的制作]
将表2所示的中间转印带与清洁刮板的组合组装到图像形成装置(富士施乐公司制造、DocuColor-7171P)的改造机(即,安装转印带后,将清洁刮板根据带膜厚进行调整后的改造机)中,得到实施例1~4和比较例1~3的图像形成装置。
需要说明的是,清洁刮板推抵在中间转印带上的力NF即接触压为1.1gf/mm。
[转印单元的评价]
<向凹凸纸的转印性评价>
在温度22℃湿度55%的环境下,在凹凸纸(Lesac 66、204gsm)上形成蓝色实心图像,目视评价初期的画质(初期画质)。另外,形成10000张上述实心图像,目视评价第10000张图像的画质(10kPV后画质)。评价基准如下,将结果示于表2。
-评价基准-
A:未确认到转印不均、色条纹(色スジ)
B:产生极轻微的转印不均
C:产生不能容许的转印不均
D:产生色条纹
[表2]
由上述表2所示的结果可知,与比较例的转印单元相比,本实施例的转印单元在使用表面凹凸大的记录介质时的转印维持性优异。
Claims (9)
1.一种转印单元,其具备:
作为环形带的中间转印带,其是包含树脂和导电性碳颗粒的环形带,在外周面的6.3μm×4.2μm的评价区域中存在的上述导电性碳颗粒的空间分布中,颗粒间距离r为0.05μm以上0.30μm以下的下述式(1)所表示的统计量L(r)的积分值为0以上0.1以下,以及
清洁机构,其具有清洁刮板,对上述中间转印带的外周面进行清扫,该清洁刮板是与上述中间转印带的外周面接触的清洁刮板,当将上述清洁刮板中的与上述中间转印带的接触部的100%定伸应力设为M100(MPa)、将上述接触部的回弹弹性模量设为Re(%)时,M100/Re的值为0.25以上且Re的值为25以上,
上述式(1)中,r表示上述颗粒间距离,K(r)表示下述式(2)所表示的Ripley's K函数K(r),
上述式(2)中,1(|Xi-Xj|≦r)表示指示函数,Xi和Xj分别表示点i和点j的坐标,|Xi-Xj|表示坐标Xi与坐标Xj的欧氏距离,r表示上述颗粒间距离,s(|Xi-Xj|)表示下述式(3)所表示的评价区域的边缘校正系数s(x),x=|Xi-Xj|,N表示评价区域内的颗粒的总数,λ表示评价区域内的颗粒的数密度,
上述式(3)中,Lx和Ly分别表示评价区域的x轴方向和y轴方向的边的长度(μm),x=|Xi-Xj|,Xi和Xj分别表示点i和点j的坐标,|Xi-Xj|表示坐标Xi与坐标Xj的欧氏距离。
2.如权利要求1所述的转印单元,其中,上述树脂包含选自由聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、芳香族聚醚醚酮树脂、聚苯硫醚树脂以及聚醚酰亚胺树脂组成的组中的至少一种。
3.如权利要求2所述的转印单元,其中,上述树脂包含聚酰亚胺树脂。
4.如权利要求1~3中任一项所述的转印单元,其中,上述导电性碳颗粒的个数平均一次粒径为10nm以上20nm以下。
5.如权利要求4所述的转印单元,其中,上述导电性碳颗粒的个数平均一次粒径为10nm以上15nm以下。
6.如权利要求1~5中任一项所述的转印单元,其中,上述导电性碳颗粒为槽法炭黑。
7.如权利要求1~6中任一项所述的转印单元,上述清洁刮板相对于上述中间转印带的接触压为1.0gf/mm以上4.0gf/mm以下。
8.一种转印装置,其具备:
权利要求1~7中任一项所述的转印单元,
一次转印机构,将形成在图像保持体表面的色调剂图像一次转印至上述转印单元的上述中间转印带表面,以及
二次转印机构,将转印至上述中间转印带表面的上述色调剂图像二次转印至记录介质表面。
9.一种图像形成装置,其具备:
图像保持体,
充电装置,对上述图像保持体表面进行充电,
静电潜像形成装置,在经充电的上述图像保持体表面形成静电潜像,
显影装置,存储包含色调剂的显影剂,利用上述显影剂将形成在上述图像保持体表面的静电潜像显影,形成色调剂图像,以及
权利要求8所述的转印装置,将上述色调剂图像转印至记录介质表面。
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