JP2002182492A - ポリアナリンおよびカーボンブラック充填ポリイミド中間転写部品 - Google Patents

ポリアナリンおよびカーボンブラック充填ポリイミド中間転写部品

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 印刷工程に応じて所望の範囲の抵抗を取り得
る中間転写部材を提供すること。 【解決手段】 静電写真複写装置のトナー転写方式であ
って、荷電したトナー粒子が一旦中間転写部材に転写さ
れた後に複写シート等に転写されるトナー転写方式にお
いて、中間転写部材を、ポリアナリン導電性充填材及び
カーボンブラック導電性充填材を分散させたポリイミド
基板40と、外層41とから構成することにより、中間
転写部材に制御可能な固有抵抗を付与することができ、
トナーの転写時に絶縁破壊を起こさない範囲で印刷工程
のスピードに応じた所望の転写用電場を提供することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真ディジタ
ル機を含む静電写真機において、感光体またはもう一つ
の転写部材から複写基板またはもう一つの転写部材に現
像済み画像を転写する際に有用な転写部品、より詳しく
は中間転写部品に関する。
【0002】
【従来の技術】代表的な静電写真複写装置において、複
写しようとする原稿の光画像を感光部材上に静電潜像の
形で記録し、その後、トナーと一般に呼ばれるエレクト
ロスコピック熱可塑性樹脂粒子の適用によって潜像を可
視化する。感光体をその表面上で電荷によって帯電さ
せ、電荷には電圧を電源から供給する。その後、レーザ
ーおよび発光ダイオードなどの光学システムまたは画像
入力装置からの光に感光体を画像状に露光させて、静電
潜像を感光体上に形成させる。一般に、現像剤ステーシ
ョンからの現像剤混合物を静電潜像と接触させることに
より静電潜像を現像する。磁気ブラシ、粉末クラウドま
たは他の知られている現像方法の使用によって現像を行
うことができる。乾燥現像剤混合物は、通常、摩擦電気
でトナー粒子がそれに付着している担体粒子を含む。そ
の上にトナー粉末画像を形成する潜像にトナー粒子を担
体粒子から引き付ける。あるいは、トナー粒子をその中
に分散させた液体担体を含む液体現像剤材料を用いるこ
とができる。液体現像剤材料を静電潜像に接触するよに
前進させ、トナー粒子を画像構成において潜像上に沈着
させる。
【0003】トナー粒子が光導電性表面上に沈着した
後、圧力転写または静電転写であることが可能である転
写手段によって複写シートにトナー粒子を画像構成で転
写させる。あるいは、現像された画像を中間転写部材ま
たはバイアス転写部材に転写させることができ、その
後、もう一つの転写部材または複写シートに転写させる
ことができる。画像形成部材から中間転写エレメントへ
の現像済み画像の転写および中間転写エレメントから複
写基板への画像の転写は、コロナ転写、圧力転写、バイ
アス転写およびこれらの転写手段の組合せなどの静電写
真において従来から用いられている。
【0004】トナー粒子は、まず中間転写部材等に転写
され、次に複写シート等に転写されるが、この転写工程
の少なくとも一部は、荷電したトナー粒子に働く電場に
よって行われる。例えば、転写部材に所定の電圧を印可
した場合、中間転写部材の電気抵抗により、中間転写部
材を通過する場合における電圧降下、転写時にトナー粒
子に働く力等が定まる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】それゆえ、転写前に絶
縁破壊を起こさない範囲で印刷工程のスピードに応じた
所望の転写用電場を提供する中間転写部材が望まれる。
しかしながら、上記要求を満足するためには、中間転写
部材の取り得る抵抗の範囲は、非常に小さいものに限ら
れてしまうため、実際には、従来上記要求を十分満足す
る部材をうることは困難であった。
【0006】本願は、上記課題に鑑みてなされたもので
あり、印刷工程のスピードに応じて所望の範囲の抵抗を
取り得る中間転写部材を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の実施形態におい
て、ポリアナリンおよびカーボンブラックの導電性充填
剤を含む層を備える転写部品が選択される。実施形態に
おいて、転写部材はポリイミド基板も備える。本発明
は、実施形態において、転写場(field)における広い
変動に対して優れた電気特性をもたらすと共に転写部材
が多様なプロセス速度で有用であることを可能にする、
固有抵抗が転写のために必要な範囲内の転写部品の調製
および製造を考慮に入れている。本発明は、実施形態に
おいて、転写部材の転写前空中破壊(pre-transfer air
breakdown)の減少または排除も考慮に入れている。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態は、ポリアナリ
ン導電性充填剤およびカーボンブラック導電性充填を分
散させたポリイミド基板を備える転写部材を含む。
【0009】さらに、実施形態は、静電潜像をその上で
受け取るための電荷保持表面と、電荷保持表面にトナー
を適用(apply)して静電潜像を現像し、電荷保持表面
上に現像済み画像を形成するための現像部品と、電荷保
持表面から複写基板に現像済み画像を転写するための転
写部品と、ポリアナリン導電性充填剤およびカーボンブ
ラック導電性充填を分散させたポリイミド基板を備える
転写部材とを含む記録媒体上に画像を形成するための画
像形成装置を含む。
【0010】さらに、実施形態は、全固形物の約5〜約
25重量%のポリアナリン導電性充填剤および全固形物
の約1〜約10重量%の導電性充填剤を分散させたポリ
イミドを含む基板を備える、約10〜約1013オー
ム−cmの体積固有抵抗を有する転写部材を含む。
【0011】本発明は、基板に導電性充填剤を分散させ
たか、あるいは基板に導電性充填剤を含めたポリイミド
基板を備える転写部材に関する。実施形態において、導
電性充填剤はポリアナリン充填剤とカーボンブラック充
填剤とを含む。好ましい実施形態において、ポリイミド
基板は、カーボンブラック導電性充填剤とポリアナリン
導電性充填剤の両方を含む。転写部材は、基板上に外層
を含むことが可能であり、そして外層と基板との間に中
間層を含むことも可能である。
【0012】図1を参照すると、代表的な静電写真複写
装置において、複写しようとする原稿の光画像を感光部
材上に静電潜像の形で記録し、その後、トナーと一般に
呼ばれるエレクトロスコピック熱可塑性樹脂粒子の適用
によって潜像を可視化する。詳しくは、感光体10をそ
の表面上で電荷12によって帯電させ、電荷12には電
圧を電源11から供給する。その後、レーザーおよび発
光ダイオードなどの光学システムまたは画像入力装置1
3からの光に感光体を画像状に露光させて、静電潜像を
感光体上に形成させる。一般に、現像剤ステーション1
4からの現像剤混合物を静電潜像と接触させることによ
り静電潜像を現像する。磁気ブラシ、粉末クラウドまた
は他の知られている現像方法の使用によって現像を行う
ことができる。乾燥現像剤混合物は、通常、摩擦電気で
トナー粒子がそれに付着している担体粒子を含む。その
上にトナー粉末画像を形成する潜像にトナー粒子を担体
粒子から引き付ける。あるいは、トナー粒子をその中に
分散させた液体担体を含む液体現像剤材料を用いること
ができる。液体現像剤材料を静電潜像に接触するよに前
進させ、トナー粒子を画像構成において潜像上に沈着さ
せる。
【0013】トナー粒子が光導電性表面上に沈着した
後、圧力転写または静電転写であることが可能である転
写手段15によって複写シート16にトナー粒子を画像
構成で転写させる。あるいは、現像された画像を中間転
写部材またはバイアス転写部材に転写させることがで
き、その後、もう一つの転写部材または複写シートに転
写させることができる。複写基板の例には、紙、ポリエ
ステルまたはポリカーボネートなどのトランスペアレン
シ材料、布地、木材あるいは最終画像を載せる他の望ま
しいあらゆる材料が挙げられる。
【0014】現像された画像の転写が完了した後、複写
シート16は、定着ロール20および圧力ロール21
(圧力ロールと接触している定着ベルトおよび圧力ベル
トと接触している定着ロールなどの他のあらゆる定着部
品は本装置と合わせて用いるために適するけれども)と
して図1に描かれている定着ステーション19に進み、
そこで、定着部材と圧力部材との間に複写シート16を
通すことにより、現像済み画像を複写シート16に定着
させ、よって永久画像を形成する。あるいは、トランス
フィックスアプリケーションによって転写および定着を
行うことができる。トランスフィックスアプリケーショ
ンにおいて、マーキング材料を好ましい実施形態におい
て最終画像受取り媒体に転写前および/または転写中に
加熱することにより軟化させることができる。このよう
にして、転写後に冷却することにより画像を最終画像受
取り媒体に定着させ、その後の定着工程をなくす。
【0015】感光体10は、転写後に、クリーニングス
テーション17に進み、そこで、ブレード(図1に示し
たようなもの)、ブラシまたは他のクリーニング装置の
使用によって、感光体10上に残った一切のトナーを感
光体から取り除く。
【0016】本発明のために用いられる転写部材は、適
するあらゆる構成の転写部材であることが可能である。
適する構成の例には、シート、フィルム、ウェブ、ホイ
ル、ストリップ、コイル、シリンダ、ドラム、エンドレ
スモビウスストリップ、円形ディスク、エンドレスベル
トを含むベルト、エンドレスシーム付可撓性ベルト、エ
ンドレスシームレス可撓性ベルトおよびパズルカットシ
ームを有するエンドレスベルトなどが挙げられる。
【0017】本発明の転写部品は、感光体から中間転写
部品へのトナー入り画像(複数を含む)のイメージオン
イメージ転写またはタンデム転写において、あるいは同
時の転写と、転写された現像済み潜像の複写基板への定
着とのためのトランスフィックスシステムにおいて用い
ることができる。イメージオンイメージ転写において、
カラートナー画像を感光体上で最初に沈着させ、その
後、すべてのカラートナー画像を中間転写部品に同時に
転写する。タンデム転写において、トナー画像を感光体
から中間転写部品の同じ領域へ一回に一つのカラーずつ
転写する。
【0018】画像形成部材から中間転写エレメントへの
現像済み画像の転写および中間転写エレメントから複写
基板への画像の転写は、コロナ転写、圧力転写、バイア
ス転写およびこれらの転写手段の組合せなどの静電写真
において従来から用いられている適するあらゆる技術に
よることが可能である。中間転写媒体から基板への転写
の状況において、受取り基板が現像剤材料に対して接着
特性を有する接着転写などの転写方法も用いることがで
きる。代表的なコロナ転写は、沈着したトナー粒子を基
板と接触させ、基板の表面上にトナー粒子と逆の静電荷
を適用することを伴う。約5,000〜約8,000ボ
ルトの間の電位をそれに印加させた単線コロトロンは満
足な転写をもたらす。特定のプロセスにおいて、コロナ
発生装置は、画像を転写させようとする部材に画像受取
り部材の裏側を連結させるように画像受取り部材の裏側
を適切な電位に帯電させるためにイオンを用いて画像受
取り部材の裏側に噴霧し、トナー粉末画像を画像保持部
材から画像受取り部材に引き付ける。転写後に、コロナ
発生装置は、受取り部材を逆極性に帯電させて、現像済
み画像を当初に保持した部材から受取り部材を引き離
し、それに基づいて、画像を当初に保持した部材から画
像受取り部材を分離させる。
【0019】カラー画像形成に関して、一般に、印刷し
ようとするカラーごとに一つずつ四つ以上の画像形成装
置を用いる。カラーは、シアン、マゼンタ、イエローお
よびブラックであることが可能であるか、あるいは六色
のプロセスカラー組であることが可能であるか、あるい
は一つ以上のスポットカラーおよび/またはワニスを含
むことも可能である。画像形成装置は、他の画像受取り
部材の感光体の形を取った画像受取り部材をそれぞれ備
えることが可能である。本発明の実施形態の中間転写部
材をエンドレス経路における移動のために支持して、そ
の増分は画像受取り部材の各々からの画像の転写のため
に画像形成部品を過ぎて移動する。互いの重複レジスト
(registration)において中間転写部材への異なるカラ
ートナー画像の逐次転写を可能にするために、各画像形
成部品を中間転写部材に隣接して配置する。
【0020】その各増分が最初に画像形成部品を過ぎて
移動し、画像受取り部材上の現像済みカラー画像と接触
するに至るように、中間転写部材は移動する。コロナ放
電装置を含むことが可能である転写装置は、受取り部材
と中間転写部材との間の接触の領域で画像のカラー成分
の転写を引き起こすように機能する。類似の方式で、原
稿文書に対応するレッド、ブルー、ブラウン、グリー
ン、オレンジ、マゼンタ、シアン、イエローおよびブラ
ックなどのカラーの画像成分を、一つのカラーを他のカ
ラーの上にして中間転写部材上に形成して、フルカラー
画像をもたらすことも可能である。
【0021】転写シートまたは複写シートは、移動して
中間転写部材上のトナー画像と接触するに至る。バイア
ス転写部材は、転写ステーションにおいてシートとトナ
ー画像との間で良好な接触をもたらすために用いること
ができる。コロナ転写装置は、画像転写を引き起こす際
にバイアス転写部材を支援するために設けることもでき
る。これらの画像形成工程は、中間転写部材の異なる増
分で同時に起きることが可能である。本願において用い
られる転写方法の一層の詳細事項は、マミノ(Mamm
ino)による米国特許第5,298,956号に記載
されている。
【0022】本願における中間転写部材は、米国特許第
3,893,761号、第4,531,825号、第
4,684,238号、第4,690,539号、第
5,119,140号および第5,099,286号に
記載された装置に限定されないが、それらを含む種々の
装置において用いることができる。
【0023】転写および定着は、トランスフィックス構
成において同時に起きることが可能である。図2に示し
たように、転写装置15は、駆動ロール22および加熱
ロール2によって所定の位置に保持されるトランスフィ
ックスベルト4として描かれている。加熱ロール2は加
熱エレメント3を含む。トランスフィックスベルト4
は、矢印8の方向に駆動ロール22によって駆動され
る。(ロール1によって方向7に駆動される)感光体1
0からの現像済み画像は、感光体10とベルト4との接
触が起きる時にトランスフィックスベルト4に転写され
る。圧力ロール5は、感光体10からトランスフィック
スベルト4への現像済み画像の転写を助ける。転写され
た画像は、その後複写基板16に転写され、ベルト4
(現像済み画像を含んでいる)と圧力ロール9との間で
複写基板16を通すことにより複写基板16に同時に定
着される。ニップは、加熱エレメント3を中に備える加
熱ロール2および圧力ロール9によって形成される。複
写基板16は、加熱ロール2および圧力ロール9によっ
て形成されたニップを通過し、複写基板16への現像済
み画像の同時の転写と定着が起きる。
【0024】図3は、本発明のもう一つの実施形態を示
しており、画像形成部材10と転写ロール29との間に
配置された中間転写部材24を備える転写装置15を描
いている。画像形成部材10は感光体ドラムによって例
示されている。しかし、他の適切な画像形成部材は、イ
オノグラフィックベルトおよびドラムならびに電子光写
真ベルトなどの他の静電写真画像形成レセプターを含む
ことが可能である。
【0025】図3の多画像形成システムにおいて、転写
される各画像は、画像形成ステーション36によって画
像形成ドラム上に形成される。これらの画像の各々は、
その後現像ステーション37で現像され、そして中間転
写部材24に転写される。画像の各々は、感光体ドラム
10上に形成され、逐次現像され、その後、中間転写部
材24に転写されうる。別の方法において、各画像は、
感光体ドラム10上に形成され、現像され、そして中間
転写部材24にレジストにおいて転写される、本発明の
好ましい実施形態において、多画像システムはカラー複
写システムである。このカラー複写システムにおいて、
複写される画像の各カラーは、感光体ドラム上に形成さ
れる。各カラー画像は現像され、中間転写部材24に転
写される。上述したように、カラー画像の各々は、ドラ
ム10上に形成され、逐次現像され、その後、中間転写
部材24に転写されうる。別の方法において、画像の各
カラーは、感光体ドラム10に形成され、現像され、そ
して中間転写部材24にレジストにおいて転写されう
る。
【0026】潜像形成ステーション36が感光体ドラム
10上に潜像を形成し、感光体の潜像が現像ステーショ
ン37で現像された後、現像ステーション37からの帯
電トナー粒子33は、感光体ドラム10によって引き付
けられ保持される。感光体ドラム10がトナー粒子33
の電荷とは逆の電荷32をもっているからである。図3
において、トナー粒子は負に帯電されて示され、感光体
ドラム10は正に帯電されて示されている。これらの電
荷は、用いられるトナーと機械の性質に応じて逆転させ
ることが可能である。
【0027】感光体ドラム10とは逆に配置されたバイ
アス転写ロール29は、感光体10の表面より高い電圧
を有する。図3に示したように、バイアス転写ロール2
9は、中間転写部材24の裏側26を正電荷で帯電させ
る。本発明の別の実施形態において、コロナまたは他の
あらゆる帯電メカニズムは、中間転写部材24の裏側2
6を帯電させるために用いることができる。
【0028】負に帯電されたトナー粒子33は、中間転
写部材24の裏側26上の正電荷26によって中間転写
部材24の前側25に引き付けられる。
【0029】中間転写部材は、図3において見られるよ
うに、シート、ウェブまたはベルトの形態、あるいはロ
ールの形態または他の適する形状を取ることが可能であ
る。本発明の好ましい実施形態において、中間転写部材
はベルトの形態を取る。図に示していない本発明のもう
一つの実施形態において、中間転写部材はシートの形態
を取ることが可能である。
【0030】図4は、本発明の実施形態の二層構成を示
している。基板40および外層41が二層構成中に含ま
れる。好ましくは、基板は、ポリイミド材料などの適す
る高弾性率の材料から成る。材料は導電性粒子を添加す
ると導電性になることが可能であるのがよい。高弾性率
を有するポリイミドは、高弾性率が延伸レジスト(stre
tch registration)および転写順応性を最適化するの
で好ましい。本願において用いられるポリイミドは、転
写部品用のフィルムのために用いられる公知の材料と比
べて、改善された可撓性寿命および画像レジスト、液体
現像剤またはトナー添加剤への化学的安定性、トランス
フィックスアップリケーションのための熱安定性、改善
された上塗り製造、改善された耐溶媒性の利点を有す
る。
【0031】適するポリイミドには、ポリ(アミド−イ
ミド)、ポリエーテルイミド、例えば、マサツセッチュ
州ピッツフィールドのゼネラルエレクトリック(Gen
eral Electric)から入手できるSILT
EM STM−1300などのシロキサンポリエーテル
イミドブロックコポリマーなどの種々のジアミンおよび
二無水物から形成されるものが挙げられる。好ましいポ
リイミドには、デュポン(DuPont)から商品名K
APTON(登録商標)で販売されているもの、デュポ
ン(DuPont)から入手できる商品名KAPTON
(登録商標)−Type−HNで販売されているピロメ
リト酸とジアミノジフェニルエーテルの反応によって形
成されるものなどの芳香族ポリイミドが挙げられる。デ
ュポン(DuPont)から入手でき、KAPTON
(登録商標)−Type−FPC−Eとして販売されて
いるもう一つの適するポリイミドは、p−フェニレンジ
アミンおよびジアミノジフェニルエーテルなどの二種の
芳香族シアミンによるビフェニルテトラカルボン酸およ
びピロメリト酸などのコポリマー酸のイミド化によって
製造される。もう一つの適するポリイミドには、ルイジ
アナ州バトンルージュのエチルコーポレーション(Et
hyl Corporation)からEYMYD t
ype L−20Nとして入手できる、2,2−ビス
[4−(8−アミノフェノキシ)フェノキシ)]−ヘキサ
フルオロプロパンと反応したピロメリト酸二無水物とベ
ンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物コポリマー酸が
含まれる。他の適する芳香族ポリイミドには、ニューヨ
ーク州ホワイトプレーンのユニグローブキスコ(Uni
globe Kisco,Inc.)から入手できるU
PILEX(登録商標)−Sなどの1,2,1’,2’
−ビフェニルテトラカルボキシイミド基およびパラフェ
ニレン基を含むもの、これもユニグローブキスコ(Un
iglobe Kisco,Inc.)から入手できる
UPILEX(登録商標)−Rなどのジフェニレン末端
スペーサーキャラクタリゼーションを伴ったビフェニル
テトラカルボキシイミド官能基を有するものが挙げられ
る。
【0032】ポリイミドは、全固形物の約65〜約94
重量%、好ましくは全固形物の約79〜約87重量%の
量でフィルム中に存在する。本願において用いられる全
固形物は、層中のポリマー、導電性充填剤およびあらゆ
る添加剤の全重量%を含む。
【0033】ポリイミドが二種の導電性充填剤を含有す
ることが好ましい。好ましい充填剤の一つの種類は、例
えば、ポリアナリン、ポリピロール、ポリチオフェンお
よびポリアセチレンなどの有機高分子充填剤である。特
に好ましい有機充填剤はポリアナリン充填剤である。有
機充填剤は、全固形物の約5〜約25、好ましくは約1
0〜約15重量%の量で基板中に存在する。
【0034】好ましい充填剤の第2の種類は、例えば、
カーボンブラックおよびグラファイトなどの炭素充填
剤、ドープ酸化錫などのドープ金属酸化物、銅、鉄、マ
グネシウムおよびカルシウムなどの金属、酸化鉄、酸化
銅、二酸化マグネシウムおよび水酸化カルシウムなどの
金属酸化物などの従来の導電性粒状材料充填剤である。
【0035】好ましい実施形態において、粒状充填剤は
炭素充填剤である。適する炭素充填剤の例には、カーボ
ンブラック、グラファイトおよび弗化炭素などが挙げら
れる。炭素充填剤は、全固形物の約1〜約10、好まし
くは約3〜約6重量%の量で基板中に存在する。
【0036】ポリマーを導電性にするためにカーボンブ
ラック系を確立することができる。本願において開示さ
れたようなカーボンブラックの組合せの使用によって、
ポリマーを予想されるよりも意外により高い(抵抗は意
外にもより低い)望ましい導電性に調整することができ
る。例えば、本発明者らは、ポリマー層(例えば、フル
オロエラストマー、11.25×22.5cm(4.5
×9インチ)にグラファイトを分散させることにより、
層の抵抗が約30オームであることを実証した。ポリマ
ー(例えば、フルオロエラストマー、11.25×2
2.5cm(4.5×9インチ)にBLACK PEA
RL(登録商標)2000などの非グラファイトカーボ
ンブラックを分散させることにより、層の抵抗は127
0オームであることが測定された。グラファイトカーボ
ンブラックと非グラファイトカーボンブラックとを含む
混合カーボンブラック系を組み合わせ、混合カーボンブ
ラック系をポリマーに分散させることにより、本発明者
らは、両方の導電率よりも意外と低い、層の抵抗が10
オームであることを見出した。
【0037】本願において用いられる「カーボンブラッ
クの二種以上」または「異なる種類のカーボンブラッ
ク」という言葉は、粒子形状が異なるカーボンブラッ
ク、固有抵抗または導電率が異なるカーボンブラック、
化学成分が異なるカーボンブラック、表面添加剤が異な
るカーボンブラック、および/または粒子サイズが異な
るカーボンブラックを使用することに関連する。こうし
たカーボン系を使用すると、温度、相対湿度の変化およ
び充填剤装填量の比較的小さい変化によって実質的に影
響を受けない望ましい固有抵抗範囲内に導電率が制御さ
れているコーティングが得られる。本願において定義さ
れたような炭素系を用いる抵抗加熱層も、より高い厚さ
制御およびコーティング一定性をもたらす。
【0038】好ましい実施形態において、グラファイト
カーボンブラックは、グラファイト以外であるカーボン
ブラック、すなわち、非グラファイトカーボンブラック
と組み合わせて用いられる。グラファイトカーボンブラ
ックは、カーボンブラックの結晶質形態(shape)また
は結晶質同素性形態(form)のものであると定義され、
非グラファイトカーボンブラックは、カーボンブラック
の微細形態である。グラファイトにおいて、炭疽原子
は、対称六角形の平面に配置され、グラファイト中にこ
れらの平面の層と層が存在する。本願において用いられ
る非グラファイトカーボンブラックとは、結晶質同素性
形態のものではないあらゆるカーボンブラックを意味す
る。非グラファイトカーボンブラックは、炭化水素など
の有機物質の不完全燃焼によって形成される。非グラフ
ァイトカーボンブラックの例には、ファーネスブラッ
ク、ガスブラック、サーマルブラック、ランプブラック
およびアセチレンブラックなどが挙げられる。構造的に
は、非グラファイトカーボンブラックは、約3.5×1
−8cm(オングストローム)〜3.8×10−8
m(オングストローム)の間の距離の平行配向グラファ
イト平面の束から成る。
【0039】カーボンブラックのもう一つの好ましい混
合物は、充填剤の最適充填および従って最適導電率を得
るために、粒子形状が異なるカーボンブラックまたはグ
ラファイトを組み合わせて用いられる、球、フレーク、
小板、繊維、ウィスカーまたは矩形の粒子形状を有する
カーボンブラックまたはグラファイトを含む。例えば、
結晶質形態を有するグラファイトは、結晶質形態以外の
形態を有する非グラファイトカーボンブラックと合わせ
て用いることができる。
【0040】同様に、比較的小さい粒子サイズの非グラ
ファイトカーボンブラックを比較的大きい粒子サイズの
グラファイトと合わせて用いることにより、より小さい
粒子は、抵抗加熱層の充填空隙領域に「ぴったり入」っ
て粒子接触を改善する。例として、約1マイクロメート
ル〜約100マイクロメートル、好ましくは約2〜約1
0マイクロメートル、特に好ましくは約5〜約10マイ
クロメートルの粒子サイズが比較的大きいグラファイト
カーボンブラックは、約10ナノメートル〜約1マイク
ロメートル、好ましくは約10ナノメートル〜約100
ナノメートル、特に好ましくは約10ナノメートル〜約
80ナノメートルの粒子サイズが比較的小さい非グラフ
ァイトカーボンブラックと組み合わせて用いることがで
きる。
【0041】もう一つの好ましい実施形態において、約
10〜約10−5オーム−cm、好ましくは約10
−1〜約10−4オームcmのバルク固有抵抗を有する
第1のグラファイトカーボンブラックを約10〜約1
−2オーム−cm、好ましくは約10〜約10−1
オームcmのバルク固有抵抗を有する第2の非グラファ
イト導電性カーボンブラックと混合することは好まし
い。
【0042】第2の好ましくは非グラファイトカーボン
ブラック充填剤の約5〜約80重量%、好ましくは約2
5〜約75重量%の量の第1の好ましくはグラファイト
カーボンブラックは、好ましくは、第1のカーボンブラ
ック充填剤の約1〜約30重量%、好ましくは約3〜約
20重量%の量の第2の導電性カーボンブラックと組み
合わせて用いられる。
【0043】本願において有用な適するカーボンブラッ
クの例には、アーマクコーポレーション(ARMAK
Corp.)製のKETJEN BLACK(登録商
標)、キャボットコーポレーション(Cabot Co
rporation Special Blacks
Division)製のVULCAN(登録商標)XC
72、VULCAN(登録商標)XC72、BLACK
PEARLS(登録商標)2000およびREGAL
(登録商標)250Rなどの非グラファイトカーボンブ
ラック、バンデビルト(Van Derbilt,In
c.)製のTHERMAL BLACK(登録商標)、
シェブロンケミカルカンパニ(Shevron Che
mical Company)製のSyawining
Acetylene Blacks、ファーネスブラ
ック、バンデビルト(R.T.Vanderbilt,
Company,Inc.)製のENSACO(登録商
標)Carbon BlackおよびTHERMAX
Carbon Black、テキサス州ブルネットのサ
ウスウェスタングラファイト(Southwester
n Graphite)製のグラファイト、グラファイ
トセール(Graphite Sale)製のGRAP
HITE56−55(10マイクロメートル、10−1
オーム/sq)、Graphite FP428J、ス
ペリアグラファイト(Superior Grafit
e)製のGrafite2139、2939および55
35、アスベリー(Asburry)製のGrafit
e M450およびHPM850、ニュージャージー州
モリスタウンのアライドシグナル(Allied Si
gnal)製のACCUFLOUR(登録商標)202
8およびACCUFLOUR(登録商標)2010が挙
げられる。
【0044】本発明の特に好ましい実施形態において、
カーボンブラックの好ましい混合物は、密度約24mg
/cm〜約36mg/cm(約1.5〜約2.25
lbs/ft)、摩擦係数約0.1μ、結晶質形態お
よび粒子サイズ約10マイクロメートルを有するグラフ
ァイトカーボンブラックと組み合わせて用いられる窒素
表面積1500m/g、油吸収300mm/100
g、非結晶質形態、粒子サイズ12ナノメートルおよび
密度0.144g/cm(9lbs/ft)を有す
るBLACK PEARL(登録商標)2000などの
非グラファイトカーボンブラックを含む。
【0045】層構成を伴った本発明の実施形態に今戻る
と、図4は、本発明の実施形態を示しており、ポリイミ
ド基板40と外層41を描いている。
【0046】図6は、本発明の別の実施形態を示してお
り、導電性充填剤43(カーボンブラック)および44
(ポリアナリン)をポリイミドフィルム40内に分散さ
せているか、あるいはポリイミドフィルム40内に含め
ているポリイミドフィルム40を描いている。
【0047】本発明のもう一つの実施形態において、転
写部材は、図5に示したような三層構成のものである。
この三層構成において、転写部材は、上で定義され基板
上に配置された接着剤層42が上にあるポリイミド基板
40と中間層上に配置された外剥離層41とを含む。三
層構成は液体現像で極めてうまく機能する。
【0048】好ましい外剥離層41(図4および5)に
は、弗素化エチレンプロピレンコポリマー(FEP)、
ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオ
ロアルコキシテトラフルオロエチレン(PFA TEF
LON(登録商標))および他のTEFLON様材料を
含むTEFLON様材料、フルオロシリコーンなどのシ
リコーン材料、バージニア州リッチモンドのサンプソン
コーティングズ(Sampson Coatings)
製のSilicone Rubber552(ポリジメ
チルシロキサン/ジブチル錫ジアセテート、ポリジメチ
ルシロキサンゴム混合物100g当たりDBTDA0.
45g、分子量約3,500)などのシリコーンゴム、
VITON A(登録商標)、VITON E(登録商
標)、VITON E60C(登録商標)、VITON
E45(登録商標)、VITON E430(登録商
標)、VITON B910(登録商標)、VITON
GH(登録商標)、VITON B50(登録商標)、
VITON E45(登録商標)およびVITON G
F(登録商標)として種々の商品名で商業的に知られて
いる弗化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよび
テトラフルオロエチレンのコポリマーまたはターポリマ
ーなどの商品名VITON(登録商標)で販売されてい
るものなどのフルオロエラストマーなどの低表面エネル
ギー材料が挙げられる。商品名VITON(登録商標)
は、デュポン・ヌムール(E.I.DuPont de
Nemours,Inc.)の登録商標である。知ら
れている二つの好ましいフルオロエラストマーは、
(1)VITON(登録商標)Aとして商業的に知られ
ている弗化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよ
びテトラフルオロエチレンのコポリマーの種類、(2)
VITON(登録商標)Bとして商業的に知られている
弗化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびテト
ラフルオロエチレンのターポリマーの種類、および
(3)キュアサイトモノマー2%を伴った弗化ビニリデ
ン35モル%、ヘキサフルオロプロピレン34モル%お
よびテトラフルオロエチレン29モル%のVITON
GF(登録商標)などの弗化ビニリデン、ヘキサフルオ
ロプロピレン、テトラフルオロエチレンおよびキュアサ
イトモノマーのターポリマーの種類である。キュアサイ
トモノマーは、4−ブロモパーフルオロブテン−1,
1,1−ジヒドロ−4−ブロモパーフルオロブテン−
1、3−−ブロモパーフルオロプロパン−1,1,1−
ジヒドロ−3−ブロモパーフルオロプロペン−1などの
デュポン(DePont)から入手できるもの、あるい
は適する他の公知のあらゆる市販キュアサイトモノマー
であることが可能である。
【0049】好ましい接着剤層42(図5)には、シラ
ン、エポキシドおよび他の公知の接着剤が挙げられる。
【0050】接着剤層および/または外剥離層は、カー
ボンブラック、グラファイト、ポリマー充填剤、金属充
填剤、金属酸化物充填剤および/またはドープ金属酸化
物充填剤などの充填剤を含むことも可能である。
【0051】添加剤を中間転写部材に添加することがで
きる。より詳しくは、相溶化剤、湿潤剤および/または
導電性改良材を添加することができる。こうした薬剤
は、カーボンブラックの分散を助けるため、カーボンブ
ラックとホストポリマーとの間の化学的相互作用を調節
するため、および/またはポリアナリンの固有抵抗を制
御するために添加することが可能である。例えば、分散
を助けカーボンブラックの固有抵抗を改良するために、
カーボンブラックの表面を弗素化することが可能である
(ACCUFLUOR(登録商標)2028およびAC
CUFLUOR(登録商標)2010がそうであるよう
に)。もう一つの例として、ポリアナリンの導電率を制
御するために燐酸をポリアナリンに添加することが可能
である。
【0052】転写部材の体積固有抵抗は、約10〜約
1013、好ましくは約10〜約1011オーム−c
mである。この狭い固有抵抗範囲は半絶縁であり、そし
て高すぎる導電率の欠点も高すぎる絶縁の欠点も伴わな
いプロセス速度の広い範囲にわたるトナー画像の十分な
転写を考慮に入れている。詳しくは、この狭い固有抵抗
範囲内で、電荷不足スポットでのアーク放電および転写
の前に空中破壊およびトナー放電を引き起こす高プレ転
写場は減少され、および/または排除される。さらに、
半絶縁中間転写部材によって、中間転写部材の両端での
大きな電圧降下およびトナーを転写するための弱い場も
減少され、および/または排除される。さらに、本半絶
縁中間転写部材によって、相対湿度の変化から生じる固
有抵抗の劇的な変化および/または即刻の変化も減少さ
れ、および/または排除される。
【0053】1層〜4層またはそれ以上の層のフィルム
構成あるいはベルト構成における部品の円周および幅
は、その部品を用いるプリントエンジンの構成に応じて
決まる。代表的な四色プリントエンジンにおける円周
は、約20cm〜約300cm(約8〜約120イン
チ)、好ましくは約25cm〜約275cm(約10〜
約110インチ)、特に好ましくは約110cm〜約2
75cm(約44〜約110インチ)である。フィルム
またはベルトの幅は、約20cm〜約100cm(約8
〜約40インチ)、好ましくは約25cm〜約90cm
(約10〜約36インチ)、特に好ましくは約25cm
〜約75cm(約10〜約30インチ)である。フィル
ムが、パズルカットシーム(複数を含む)を含んでもよ
く、あるいは含まなくてもよいエンドレスシームレス可
撓性ベルトまたはシーム付可撓性ベルトであることが好
ましい。こうしたベルトの例は、米国特許第5,48
7,707号、第5,514,436号および1994
年8月29日出願の米国特許出願08/第297,20
3号に記載されている。強化シームレスベルトを製造す
る方法は、米国特許第5,409,557号に記載され
ている。
【0054】他の機械構成において、ロールの形を取っ
た転写部材を用いることが有利な場合がある。ポリマー
ホストマトリックス、ポリアナリンおよび一種以上のカ
ーボンブラック物質の組合せを含む好ましい実施形態を
こうしたロールのために使用できることは言うまでもな
いであろう。好ましい発明において、ポリマーホストマ
トリックス、ポリアナリンおよび一種以上のカーボンブ
ラック物質の組合せは、接地またはバイアスされうる導
電性シリンダー上のコーティングとして用いられるであ
ろう。
【0055】外層、あるいは中間層と外層とを含む実施
形態において、その一層または複数層を周知されたコー
ティング方法によって基板上に沈着させることができ
る。ディッピング、極めて薄いフィルムの多回噴霧塗布
によるなどの噴霧、キャスティング、フローコーティン
グ、ウェブコーティング、ロールコーティング、押出ま
たは成形などの基板フィルム上に外層(複数を含む)を
形成するために知られている方法を用いることができ
る。極めて薄いフィルムの多回噴霧塗布によるなどの噴
霧、キャスティング、ウェブコーティング、フローコー
ティング、最も好ましくは貼合せによって層を沈着させ
ることは好ましい。
【0056】本願において記載したような基板またはコ
ーティングの厚さは、約2マイクロメートル〜約200
マイクロメートルである。ポリイミドをホストポリマー
として用いる時、その高い強度によって、例えば、約5
0〜約150マイクロメートル、好ましくは約75〜約
100マイクロメートルなどのより薄いベルトが可能に
なる。
【0057】
【実施例】実施例1 表面固有抵抗の測定 Hiresta IPメーターおよびHRプローブを用
いて表面固有抵抗を測定した。このプローブは、外環電
極(内径30mm)および内部ディスク電極(直径16
mm)から成っていた。ベルトサンプルを非導電性表面
上に置き、プローブをサンプル上に置いた。電圧を環電
極に印加し、ディスク電極からの電流を測定した。オー
ム/squareでの表面固有抵抗を電圧と電流から計
算した。ベルト材料の逆側にある直径3/8’’および
厚さ約100nmの金電極を最初に蒸発させることによ
り体積固有抵抗を測定した。電圧を一方の電極に印加し
た。その後、反対電極からの電流を測定した。オーム/
cmでの体積固有抵抗を電圧、電流、サンプル厚さおよ
び金電極面積から計算した。
【0058】実施例2 パーコレーション限界値 種々のカーボンブラック装填量を含むVITON(登録
商標)フルオロエラストマーフィルムについて表Iおよ
びIIに示したデータは、炭素装填ポリマーで通常存在
するパーコレーション限界値を実証している。カーボン
ブラック(このカーボンブラックは弗素化されていな
い)が装填されたVITON(登録商標)の被覆フィル
ムの場合、カーボンブラック装填量が0から2%に増加
するにつれて、横固有抵抗は約8桁減少する。ACCU
FLUOR(登録商標)2010(弗素化カーボンブラ
ック)が装填されたVITON(登録商標)のブレード
被覆フィルムの場合、カーボンブラック装填量が0から
5%に増加するにつれて、固有抵抗は約8桁減少する。
ACCUFLUOR(登録商標)2010(弗素化カー
ボンブラック)が装填されたVITON(登録商標)の
噴霧被覆フィルムの場合、カーボンブラックが5%を超
えるまで、固有抵抗の減少が始まらず、その後、カーボ
ンブラック装填量が5%から10%に増加するにつれ
て、固有抵抗は7桁減少する。VITON(登録商標)
中のACCUFLUOR(登録商標)2028の特定の
場合のみが、カーボンブラック装填量が15%から35
%に増加するにつれて、7桁のより制御可能な固有抵抗
の減少を示している。
【0059】
【表1】
【表2】 実施例3 種々のカーボンブラック装填量によって示されたポリア
ナリン充填剤とカーボンブラック充填剤を伴ったポリイ
ミドの意外な結果 約15重量%のポリアナリンおよび種々のカーボンブラ
ック装填量を用いることにより、サンプルベルトを製造
した。実施例1に概説した手順に従って、これらのフィ
ルムの固有抵抗を試験した。図8は、KAPTON(登
録商標)タイプのポリイミドの場合に、ポリアナリン装
填量を一定にしておき、カーボンブラック装填量を変え
ることにより体積固有抵抗を調節できることを示してい
る。サンプル中のカーボンブラックは、ACCUFLU
OR(登録商標)のような弗素化カーボンブラックでは
ないデグッサ(Degussa)製のSB4であった。
図8で示されているように、パーコレーション限界値付
近のカーボンブラック装填量の小さな変化に通常は特有
の大きな変動は示していない。
【0060】図7は、ポリアナリンとカーボンブラック
の両方を用いて製造されたフィルムのもう一つの利点を
示している。図は、三つの異なる環境条件で測定された
一つのサンプルの体積固有抵抗の場依存性を示してい
る。「Aゾーン」は、27°C(80°F)および相対
湿度80%を表している。Bゾーンは、22°C(72
°F)および相対湿度50%を表している。Cゾーン
は、15°C(60°F)および相対湿度20%を表し
ている。これらのゾーンは、電子写真複写機およびプリ
ンタが動作する環境の範囲に及んでいる。図7は、本発
明の実施形態内に入る組成の場合、固有抵抗は、場の変
化、環境の変化につれて大きくは変化しないことを示し
ている。
【0061】実施例4 ポリアナリン、カーボンブラックおよびドープ金属酸化
物充填剤を伴ったポリイミドベルト ポリアナリン、カーボンブラックおよびZELEC(登
録商標)(アンチモンドープ酸化錫粒子)をポリイミド
ベルトに装填した。下の表IIIは、他の重要な物理的
特性、この場合には湿度膨張係数(CHE)を調節する
ために、ポリアナリン、カーボンブラックおよびドープ
金属酸化物を含む混合充填剤系を使用できることを示し
ている。約15重量%のポリアナリンおよびカーボンブ
ラックのみを伴ったCHEが比較的高いフィルムを試験
した。結果は、フィルム寸法が湿度の1%増加ごとに約
60ppm増加したことを示している。フィルム寸法
は、今度は、湿度が減少するにつれて似た量だけ減少す
る。約2.5体積%のZELEC(登録商標)を添加す
ることにより、CHEは、カーボンブラック装填量の範
囲、すなわち、約4%〜約6%について、40ppm/
%RH未満に減少する。混合充填剤系を用いると、およ
そ、約±0.5%〜約±0.25%だけベルトまたはロ
ールの収縮および縮みが減少する。この減少したサイズ
変動は、大きなベルト周囲および幅に関して特に重要で
ある。
【0062】
【表3】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による画像装置を示す概略図である。
【図2】 本発明の実施形態の図であり、トランスフィ
ックス部材を示している。
【図3】 中間転写部材を備える画像現像システムを示
す概略図である。
【図4】 本願において記載されたような基板と外層を
含む二層転写フィルムを示している本発明の実施形態を
示す図である。
【図5】 本願において記載されたような基板と中間層
と外層とを有する三層転写フィルムを示している本発明
の実施形態を示す図である。
【図6】 本発明の実施形態を示す図であり、カーボン
ブラック導電性充填剤とポリアナリン導電性充填剤の両
方を基板に分散させた転写部材を示している。
【図7】 約15%のポリアナリンと約4.9%のカー
ボンブラックを有するポリイミド基板の本発明の好まし
い実施形態に関する体積固有抵抗対、印加電圧の環境依
存性を示すグラフである。
【図8】 約15重量%のポリアナリンを含有するポリ
イミドフィルムに関する体積固有抵抗対、カーボンブラ
ック含有率のグラフである。
【符号の説明】
1 ロール、2 加熱ロール、3 加熱エレメント、4
トランスフィックスベルト、5 圧力ロール、10
感光体、11 電源、12 電荷、13 画像入力装
置、14 現像剤ステーション、15 転写装置、16
複写シート、17 クリーニングステーション、19
定着ステーション、20 定着ロール、21 圧力ロ
ール、22 駆動ロール、24 中間転写部材、25
中間転写部材の前側、26 中間転写部材の裏側、29
転写ロール、32 感光体ドラムの電荷、33 帯電
トナー粒子、40 基板、41 外層、42 接着剤
層、43 カーボンブラック、44 ポリアナリン。
フロントページの続き (72)発明者 エドワード エル シュロイター ジュニ ア アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ロチェ スター グレンサイド ウェイ 53 (72)発明者 ジェラルド エム フレッチャー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ピッツ フォード キャリエイジ コート 19 Fターム(参考) 2H200 FA18 JC02 JC03 JC15 JC16 MA02 MA06 MA17 MA20 MB04 4J002 CM01X CM04W DA036 FD11

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリアナリン導電性充填剤およびカーボ
    ンブラック導電性充填を分散させたポリイミド基板を備
    える転写部材。
  2. 【請求項2】 前記転写部材は、約10〜約1013
    オーム−cmの体積固有抵抗を有する請求項1に記載の
    転写部材。
  3. 【請求項3】 前記ポリアナリン導電性充填剤は、全固
    形物の約5〜約25重量%の量で前記基板中に存在する
    請求項1に記載の転写部材。
JP2001301506A 2000-10-27 2001-09-28 ポリアナリンおよびカーボンブラック充填ポリイミド中間転写部品 Expired - Fee Related JP4560257B2 (ja)

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