JP2004295070A - 半導電性ベルト、及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電子写真画像形成装置に用いられ、何れも導電性物質を含有するポリイミド系樹脂を主体とする外層2と内層3とからなる無端状の半導電性ベルトであって、外層2と内層3との10〜80℃における線膨張係数の差が、35×10-6/℃以下であり、かつ外層2の線膨張係数が内層3の線膨張係数より大きいことを特徴とする半導電性ベルト、及びそれを中間転写ベルト、又は用紙搬送ベルトとして用いたことを特徴とする画像形成装置。
【選択図】 図1
Description
特に、前記像担持体に形成したトナー像を中間転写体に一次転写し、更に中間転写体上のトナー像を記録紙に二次転写する方式を採用した画像形成装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
また、50〜400℃の温度での外層より内層の熱膨張係数が大きい2層構成のポリイミド製の半導電性ベルトが提案されている(例えば、特許文献14参照。)。
しかし、いずれも、内層のポリイミド樹脂成分より外層のポリイミド樹脂成分の線膨張係数が小さい構成であるために、ベルトが外側にそる問題が発生して、ベルトの平面度が悪くなる問題があった。
また、画像形成装置の小型化に伴い、近年の画像形成装置の内部は部品同士が近接しており、中間転写体の平面度が悪く、ベルトが外側にそり、浮き等があると他の部品に接近し放電を起こし画像が抜ける欠陥や、近傍の他の部材と接触して半導電性ベルトの端部にダメージを受けたり、最悪の場合引っ掛かり中間転写体が破断したりする等の不都合が生じてしまう。
更に、このような反りの有る複層ベルトを中間転写ベルトや転写搬送ベルトに使用すると、外側への反りによって、印刷シートが反りに追従してベルト上で反って転写ムラや画像不良を生じるといった問題や、ベルト端部のベルト位置検出用のマーク、フラグ等がうまく読み取れず装置自体が止まってしまうという問題が生じた。従って、中間転写ベルトや転写搬送ベルトにおいては、初期のみに限らず、長期間の使用においてベルトの反りの少ない状態を維持する必要がある。
即ち、本発明は、
<1> 電子写真画像形成装置に用いられ、何れも導電性物質を含有するポリイミド系樹脂を主体とする外層と内層とからなる無端状の半導電性ベルトであって、前記外層と内層との10〜80℃における線膨張係数の差が、35×10-6/℃以下であり、かつ前記外層の線膨張係数が内層の線膨張係数より大きいことを特徴とする半導電性ベルトである。
<3> 前記外層の表面微小硬度が、30以下であることを特徴とする<1>又は<2>に記載の半導電性ベルトである。
<7> 2本の平行な軸で4kgの荷重をかけることによって張架したときの平面度が、4mm以下であることを特徴とする<1>〜<6>の何れか1つに記載の半導電性ベルトである。
<9> 前記導電性物質が、pH5以下の酸化処理カーボンブラックであることを特徴とする<1>〜<8>の何れか1つに記載の半導電性ベルトである。
<11> <1>〜<9>の何れか1つに記載の半導電性ベルトを、用紙搬送ベルトとして用いたことを特徴とする画像形成装置である。
式(1)
(ML2/A)=[(トナー粒子の絶対最大長)×2]/[(トナー粒子の投影面積)×π×1/4×100]
本発明の半導電性ベルトを図1を用いて説明する。本発明の半導電性ベルト1は、電子写真画像形成装置に用いられ、外層2と内層3とからなる無端状のベルトであり、外層2と内層3とは、何れも導電性物質を含有するポリイミド系樹脂を主体とし、外層2と内層3との10〜80℃における線膨張係数の差が、35×10-6/℃以下であり、かつ外層2の線膨張係数が内層3の線膨張係数より大きいことを特徴とする。ここで図1は、本発明の半導電性ベルトの構成を示す断面図である。
尚、本発明において、導電性物質を含有するポリイミド系樹脂を主体とするとは、外層又は内層における導電性物質を含有するポリイミド系樹脂の含有率が51%以上であることをいう。
本発明の半導電性ベルトは、何れも導電性物質を含有するポリイミド系樹脂を主体とする外層と内層とからなる。以下、本発明におけるポリイミド系樹脂を外層と内層とに分けて説明する。
本発明における外層のポリイミド系樹脂としては、テトラカルボン酸残基である全芳香族骨格を有するテトラカルボン酸二無水物と、ジアミン残基であるジフェニルエーテル骨格を有するジアミン成分、つまりジアミン残基にエーテル骨格を有するジアミン成分とをイミド結合してなる重合体を用いることが好ましい。
前記ジフェニルエーテル骨格を有するジアミン成分としては、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル又はこれらの芳香環を低級アルキル基等で置換した化合物等を主成分とするジアミン成分が挙げられ、中でも4,4’−ジアミノジフェニルエーテルを主成分とするジアミン成分が好ましく、4,4’−ジアミノジフェニルエーテルからなるジアミン成分がより好ましい。
尚、本発明にかかるポリイミド系樹脂における主成分とは、51%以上であることをいう。
前記全芳香族骨格を有するテトラカルボン酸二無水物と、ジフェニルエーテル骨格を有するジアミン成分とがイミド結合してなるポリイミド系樹脂の具体例としては、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)と4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(DDE)とがイミド結合してなるポリイミド系樹脂が挙げられ、該ポリイミド系樹脂の10〜80℃での線膨張係数は、43×10-6/℃である。
本発明における内層のポリイミド系樹脂としては、テトラカルボン酸残基である全芳香族骨格を有するテトラカルボン酸二無水物と、ジアミン残基であるp−フェニレン骨格を有するジアミン成分とをイミド結合してなる重合体を用いることが好ましい。全芳香族骨格を有するテトラカルボン酸二無水物と、p−フェニレン骨格を有するジアミン成分とをイミド結合してなる重合体を主成分とすることで、剛直となり、機械特性を満足することができる。
また、内層における全芳香族骨格を有するテトラカルボン酸二無水物は、外層における全芳香族骨格を有するテトラカルボン酸二無水物と同義であり、好ましい態様も同様である。
また、本発明の半導電性ベルトにおける内層のポリイミド系樹脂は、後述するようにヤング率を好ましい範囲である4000MPa以上に保持できる範囲内においては、前記全芳香族骨格を有するテトラカルボン酸二無水物と、p−フェニレン骨格を有するジアミン成分とがイミド結合してなる重合体の他に、既述の前記全芳香族骨格を有するテトラカルボン酸二無水物と、ジフェニルエーテル骨格を有するジアミン成分とがイミド結合してなる重合体が含まれていることも好ましい。
前記全芳香族骨格を有するテトラカルボン酸二無水物と、p−フェニレン骨格を有するジアミン成分とがイミド結合してなるポリイミド系樹脂の具体例としては、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)とがイミド結合してなるポリイミド系樹脂が挙げられる。該ポリイミド系樹脂の10〜80℃での線膨張係数は、23×10-6/℃である
本発明の半導電性ベルトにおけるポリイミド系樹脂を主体とする外層及び内層は、導電性物質を含有する。前記導電性物質としては、導電性もしくは半導電性の微粉末が使用でき、所望の電気抵抗を安定して得ることができれば、導特に制限はなく、ケッチエンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック、アルミニウムやニッケル等の金属;酸化錫等の酸化金属化合物;チタン酸カリウム等を挙げることができる。前記導電性物質は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用して用いてもよい。
本発明における導電性物質としては、ポリイミド系樹脂中への分散性がよいことから良好な分散安定性が得られ、半導電性ベルトの抵抗バラツキを小さくすることができるとともに、電界依存性も小さくなり、更に転写電圧による電界集中がおきずらくなることにより電気抵抗の経時での安定性が向上することから、pH5以下の酸化処理カーボンブラックが好ましい。
pH5以下の酸化処理カーボンブラックは、カーボンブラックを酸化処理することで、表面にカルボキシル基、キノン基、ラクトン基、水酸基等を付与して製造することができる。この酸化処理は、高温雰囲気下で、空気と接触され、反応させる空気酸化法、常温下で窒素酸化物やオゾンと反応させる方法、及び高温下での空気酸化後、低い温度下でオゾン酸化する方法などにより行うことができる。具体的には、pH5以下の酸化処理カーボンブラックは、コンタクト法により製造することができる。このコンタクト法としては、チャネル法、ガスブラック法等が挙げられる。また、酸化処理カーボンブラックは、ガスまたはオイルを原料とするファーネスブラック法により製造することもできる。更に必要に応じて、これらの処理を施した後、硝酸などで液相酸化処理を行ってもよい。なお、酸性カーボンブラックは、コンタクト法で製造することができるが、密閉式のファーネス法によって製造するのが通常である。ファーネス法では通常高pH・低揮発分のカーボンブラックしか製造されないが、これに上述の液相酸処理を施してpHを調整することができる。このため本発明においては、ファーネス法製造により得られるカーボンブラックで、後工程処理によりpHが5以下となるように調節されたカーボンブラックも、pH5以下の酸化処理カーボンブラックに含まれるとみなす。
これに対し前記揮発成分の含有量を1〜25%とすることで、前記ポリイミド系樹脂中への分散をより良好とすることができる。尚、前記揮発成分の含有は、カーボンブラックを950℃で7分間加熱したときに、出てくる有機揮発成分(カルボキシル基、水酸基、キノン基、ラクトン基等)の割合により求めることが出来る。
本発明の半導電性ベルトは、前記外層と内層との10〜80℃における線膨張係数の差が、35×10-6/℃以下であり、かつ前記外層の線膨張係数が内層の線膨張係数より大きいことを特徴とする。
10〜80℃において、外層の線膨張係数を内層の線膨張係数より大きくすることで、ベルトが外側にそる問題が発生せず、高精度の平面度を得ることができる。更に、10〜80℃において、外層と内層との線膨張係数の差を35×10-6/℃以下とすることで、初期でのベルトのそり量が小さく、かつ外側にそらず、しかも長期間にわたってのそり量を小さく維持することができる。
更に詳しくは、前記外層と内層との10〜80℃における線膨張係数の差は、前記外層の厚みの割合が総厚みの10〜20%である場合には、20×10-6/℃〜30×10-6/℃であることが好ましく、外層の厚みの割合が総厚みの20〜30%である場合には、10×10-6/℃〜25×10-6/℃であることが好ましく、外層の厚みの割合が総厚みの30〜50%である場合には、5×10-6/℃〜15×10-6/℃であることが好ましい。
尚、本発明において、外層及び内層の10〜80℃における線膨張係数は、評価する半導電性ベルトの外層及び内層の幅3mm、長さ10mmの試験片を切り出して、島津製作所製熱分析装置TMA−50にて、昇温速度10℃/分、荷重2gの条件で、10〜80℃の温度範囲で測定した。その結果から、10〜80℃における線膨張係数(平均値)を求めた。
本発明の半導電性ベルトは、上述のように前記外層と内層との10〜80℃における線膨張係数の差を35×10-6/℃以下で、かつ前記外層の線膨張係数を内層の線膨張係数より大きくすることにより、2本の平行な軸で4kgの荷重をかけることによって張架したときの平面度を小さくすることが可能となる。
本発明の半導電性ベルトの平面度は、4mm以下であることが好ましく、2mm以下であることがより好ましい。前記平面度が4mmを越えてしまうと、後述する画像形成装置に用いた場合、ベルト駆動を行う駆動ロールと半導電性ベルトとの密着性が変化する場合があり、ベルトの移動速度が変動し、各色現像器を具備した感光体に対し中間転写体の移動速度が各色で異なってしまう場合があり、高精度の画像合わせが不可能となり、色ずれ等の画像欠陥が発生する場合がある。
尚、本発明における平面度は、図2に示すように半導電性ベルト1を2本の平行な軸12(Φ28mm)で4kgの荷重をかけることにより張架し、その時の半導電性ベルト表面をレーザー変位計11(キーエンス社製LK−030)で張架している軸と対になっている軸の中心部を軸に平行に前記レーザー変位計11でベルト表面の変位量の最大値と最小値の差分を読み取ったものである。
また、前記外層の厚みの割合は、総厚みの10〜50%であることが好ましく、15〜40%であることがより好ましく、20〜30%であることが更に好ましい。前記外層の厚みの割合が総厚みの10〜50%であると、前記内層のポリイミド系樹脂の後述するヤング率が4000MPa以上と高ヤング率である場合に、半導電性ベルトとしての機械特性も満足させることができる。
本発明の半導電性ベルトは、外層の表面微小硬度が30以下であることが好ましく、25以下であることがより好ましい。本発明者らは、外層の表面微小硬度と、ホロキャラクターの発生レベルには極めて正確な相関があることを発見した。即ち、本発明の半導電性ベルトは、外層の表面微小硬度が30以下、より好ましくは25以下の場合には、後述する画像形成装置に用いた場合、バイアスローラの押圧力によって転写面(外層)の変形が起こり、これにより半導電性上のトナーに集中していた押圧力は分散される。このためトナーは凝集せず、ライン画像が中抜けするホロキャラクター等の画質欠陥が発生しない。
表面微小硬度の測定に際しては、外層表面13の最表面部分に所定形状の針状圧子14の先端を、荷重L(mN)を荷重0から所定荷重Pとなるまで押圧する。このときの針状圧子14の表面層13中への垂直方向の食い込み深さをD(μm)とした場合、表面微小硬度DHは下式(1)で表される。
式(1) DH≡αP/D2
ここで、αは圧子形状による定数で、α=3.8584(使用圧子:三角錐圧子の場合)である。
測定環境:23℃、55%RH
使用圧子:三角錐圧子
試験モード:3(軟質材料試験)
試験荷重:6.9×10-3N(0.70gf)
負荷速度:0.142×10-3N(0.0145gf/sec)
保持時間:5sec
本発明の半導電性ベルトは、内層又は外層の少なくとも一方における表面抵抗率が、1×1010〜1×1014Ω/□であることが好ましく、1×1011〜1×1013Ω/□であることがより好ましい。また、内層及び外層の双方が、上述の好ましい表面抵抗率の範囲を満たしていることがより好ましい。前記表面抵抗率が1×1014Ω/□より高い場合には、後述する画像形成装置に用いた場合、一次転写部の像担持体と半導電性ベルトとが剥離するポストニップ部で剥離放電が発生し易くなり、放電が発性した部分は、白抜けする画質欠陥が発生することがある。一方、前記外層の表面抵抗率が1×1010Ω/□未満の場合には、プレニップ部での電界強度が強くなり、プレニップ部でのギャップ放電が発生し易くなるために画質の粒状性が悪化することがある。従って、前記外層の表面抵抗率を、1×1010〜1×1014Ω/□とすることで、表面抵抗率が高い場合に発生する放電による白抜け、表面抵抗率が低い場合に発生する画質の悪化を防止することができる。
式(2) ρs=π×(D+d)/(D−d)×(V/I)
本発明の半導電性ベルトは、内層又は外層の少なくとも一方における表面抵抗率が、体積抵抗率が1×108〜1×1013Ωcmであることが好ましく、1×109〜1×1012Ωcmであることがより好ましい。また、内層及び外層の双方が、上述の好ましい表面抵抗率の範囲を満たしていることがより好ましい。前記体積抵抗率が1×108ΩCm未満である場合には、像担持体から半導電性ベルトに転写された未定着トナー像の電荷を保持する静電的な力が働きにくくなるため、トナー同士の静電的反発力や画像エッジ付近のフリンジ電界の力によって、画像の周囲にトナーが飛散してしまい(ブラー)、ノイズの大きい画像が形成されることがある。一方、前記体積抵抗率が1×1013Ωcmより高い場合には、電荷の保持力が大きいために、1次転写での転写電界で半導電性ベルトの表面が帯電するために除電機構が必要となることがある。従って、前記外層の体積抵抗率を、1×108〜1×1013Ωcmとすることで、トナーが飛散したり、除電機構を必要とする問題を解消することができる。
式(3) ρv=19.6×(V/I)×t
式(4) Δl=P・l・α/(t・w・E)
ここで、Δl:ベルトの変位量(μm)
P:負荷 (N)
l:2本のテンションロール間のベルトの長さ(mm)
α:係数
t:ベルト厚み(mm)
w:ベルト幅(mm)
E:ベルト材料のヤング率(N/mm2)を表す。
また、本発明の画像形成装置は、中間転写体方式の画像形成装置であれば、特に限定されるものではない。例えば、現像装置内に単色のトナーのみを収容する通常のモノカラーの画像形成装置や、感光体ドラム等の像担持体上に担持されたトナー像を中間転写体に順次一次転写を繰り返すカラー画像形成装置、各色毎の現像器を備えた複数の像担持体を中間転写体上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置等のいずれでもよい。
式(1)
(ML2/A)=[(トナー粒子の絶対最大長)×2]/[(トナー粒子の投影面積)×π×1/4×100]
なお、トナー粒子の絶対最大長、および、トナー粒子の投影面積の測定は、ルーゼックス画像解析装置(株式会社ニレコ製、FT)を用いてスライドガラス上に散布したトナーの光学顕微鏡像をビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置に取り込み、画像処理することにより実施した。
また、小径無機微粒子については表面処理することにより、分散性が高くなり、粉体流動性をあげる効果が大きくなるため有効である。
中間転写ベルト22に転写された多重トナー像は、中間転写ベルト2の回転でバイアスローラ23(第二転写手段)が設置された二次転写部に到る。二次転写部は、中間転写ベルト22のトナー像が担持された表面側に設置されたバイアスローラ23と該中間転写ベルト22の裏側からバイアスローラ23に対向するように配置されたバックアップローラ42及びこのバックアップローラ42に圧接して回転する電極ローラ46から構成される。
上述の構成の画像形成装置により、高品質の転写画質を安定して得ることができる。
<実施例1>
(ポリアミド酸溶液(A)の調製)
3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)と4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(DDE)とからなるポリアミド酸のN−メチルー2ピロリドン(NMP)溶液(宇部興産製ユーワニスA(固形分18質量%)に、乾燥した酸化処理カーボンブラック(SPECIAL BLACK4(Degussa社製、pH3.0、揮発分:14.0%)をポリイミド系樹脂固形分100質量部に対して、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、外層用のカーボンブラック入りポリアミド酸溶液(A)を得た。
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−メチルー2ピロリドン(NMP)溶液(宇部興産製ユーワニスS(固形分18質量%)に、乾燥した酸化処理カーボンブラック(SPECIAL BLACK4(Degussa社製、pH3.0、揮発分:14.0%)をポリイミド系樹脂固形分100質量部に対して、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、内層用のカーボンブラック入りポリアミド酸溶液(B)を得た。
カーボンブラック入りポリアミド酸溶液(A)を円筒状金型内面に、ディスペンサーを介して0.5mmに塗布し、1500rpmで15分間回転させて均一な厚みを有する展開層とした後、250rpmで回転させながら、金型の外側より60℃の熱風を30分間あてた後、150℃で60分間加熱し、次いで常温に冷却し外層とした。次にこの状態で得られたカーボンブラック分散ポリイミド前駆体の内面に、前記カーボンブラック入りポリアミド酸溶液(B)を同様に塗布し内層とした。その後360℃まで2℃/分の昇温速度で昇温し、更に360℃で30分加熱し、溶媒の除去、脱水閉環水の除去、及びイミド転化反応の完結を行った。その後室温に戻し、金型から剥離し、目的とする半導電性ベルトを得た。この半導電性ベルトの総厚みは0.08mmであり、外層の厚みは0.02mmであった。
実施例1において、「ポリアミド酸溶液(A)の調製」に用いた酸化処理カーボンブラック(SPECIAL BLACK4)23質量部(ポリイミド系樹脂固形分100質量部に対して)を、プリンテックス150T(Degussa社製、pH4.5、揮発分10.0%)20質量部(ポリイミド系樹脂固形分100質量部に対して)に変更した以外は、実施例1と同じ方法にて、半導電性ベルトを得た。この半導電性ベルトの総厚みは0.1mmであり、外層の厚みは0.01mmであった。
実施例1において、「ポリアミド酸溶液(A)の調製」に用いた3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)を、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)と、ピロメリット酸2無水物(PMDA)とを1:1の比率で組み合わせたテトラカルボン酸二無水物に変更し、更に酸化処理カーボンブラック(SPECIAL BLACK4)23質量部(ポリイミド系樹脂固形分100質量部に対して)を、プリンテックス150T(Degussa社製、pH4.5、揮発分:10.0%)20質量部(ポリイミド系樹脂固形分100質量部に対して)に変更した以外は、実施例1と同じ方法にて、半導電性ベルトを得た。この半導電性ベルトの総厚みは0.1mmであり、外層の厚みは0.01mmであった。
実施例1における「半導電性ベルトの作製」において、外層の形成に用いたポリアミド酸溶液(A)を、ポリアミド酸溶液(B)に変更して外層を形成し、内層の形成に用いたポリアミド酸溶液(B)を、下記のポリアミド酸溶液(B1)に変更し、内層を形成した以外は、実施例1と同じ方法にて、半導電性ベルトを得た。この半導電性ベルトの総厚みは0.1mmであり、外層の厚みは0.02mmであった。
「ポリアミド酸溶液(B)の調製」において、p−フェニレンジアミン(PDA)を、p−フェニレンジアミン(PDA)と4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(DDE)とのモル比率がPDA/DDE=8:2であるジアミン成分に変更し、酸化処理カーボンブラック(SPECIAL BLACK4)の添加量を13質量部(ポリイミド系樹脂固形分100質量部に対して)に変更した以外、ポリアミド酸溶液(B)の調製と同様にして、ポリアミド酸溶液(B1)を調製した。
(ポリアミド酸溶液(A2)の調製)
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−メチルー2ピロリドン(NMP)溶液(宇部興産製ユーワニスS(固形分18質量%))に、乾燥したカーボンブラック(アセチレンブラック(電気化学工業社製pH5.7、揮発分0.89%)をポリイミド系樹脂固形分100質量部に対して、13質量部となるように添加して、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、カーボンブラック入りポリアミド酸溶液(A2)を得た。
3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)と4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(DDE)とからなるポリアミド酸のN−メチルー2ピロリドン(NMP)溶液(宇部興産製ユーワニスA(固形分18質量%)に、乾燥したカーボンブラック(アセチレンブラック(電気化学工業社製pH5.7、揮発分0.89%)を、ポリイミド系樹脂固形分100質量部に対して、8質量部になるように添加して、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、カーボンブラック入りポリアミド酸溶液(B2)を得た。
実施例1における「半導電性ベルトの作製」の作製において、ポリアミド酸溶液(A)及びポリアミド酸溶液(B)の代わりに、上述のポリアミド酸溶液(A2)及びポリアミド酸溶液(B2)を用いた以外、実施例1における「半導電性ベルトの作製」と同様にして半導電性ベルトを得た。この半導電性ベルトの総厚みは0.1mmであり、外層の厚みは0.02mmであった。
実施例1において、外層の形成に用いた「ポリアミド酸溶液(A)」に用いた3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)を、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)と、ピロメリット酸2無水物(PMDA)とを1:1の比率で組み合わせたテトラカルボン酸二無水物に変更し、酸化処理カーボンブラック(SPECIAL BLACK4)23質量部(ポリイミド系樹脂固形分100質量部に対して)を、乾燥したアセチレンブラック(電気化学工業社製,pH5.7、揮発分0.89%)8質量部(ポリイミド樹脂固形分100質量部に対して)に変更し、更に内層の形成に用いた「(ポリアミド酸溶液(B))」に用いた、乾燥した酸化処理カーボンブラック(SPECIAL BLACK4(Degussa社製、pH3.0、揮発分:14.0%)をポリイミド系樹脂固形分100質量部に対して、28質量部になるように変更した以外は、実施例1と同じ方法にて、半導電性ベルトを得た。この半導電性ベルトの総厚みは0.1mmであり、外層の厚みは0.02mmであった。
前記実施例1,2,3及び比較例1,2,3で得られた半導電性ベルトについて、10〜80℃の線膨張係数、表面抵抗率、体積抵抗率、平面度、転写画質の評価、葉書を3000枚連続コピー後、マゼンタ30%のハーフトーンをコピーした時の白抜け発生状況を評価した。これらの結果を表1に示す。
内層及び外層の線膨張係数は、得られた半導電性ベルトの内層及び外層を幅3mm、長さ10mmの試験片を切り出し、島津製作所製熱分析装置TMA−50装置にて引張り測定、昇温速度10℃/分、荷重2g、10〜80℃の温度範囲で測定した。その結果から、10〜80℃における線膨張係数(平均値)を求めた。
図2に示すように得られた半導電性ベルトを2本の平行な軸12(Φ28mm)で4kgの荷重をかけることにより張架し、その時の半導電性ベルト表面をレーザー変位計11(キーエンス社製LK−030)で張架している軸と対になっている軸の中心部を軸に平行に前記レーザー変位計11でベルト表面の変位量の最大値と最小値の差分を読み取った。判定は、以下の基準により評価した。
○:平面度4mm以下
×:平面度4mmを越える場合
得られた半導電性ベルトの外層について、図5に示す円形電極(三菱油化(株)製ハイレスターIPのHRプローブ:円柱状電極部Cの外径φ16mm、リング状電極部Dの内径φ30mm、外径φ40mm)を用い、22℃/55%RH環境下、電圧100V印加し、10秒後の電流値を求め算出した。なお、半導電性ベルトを周方向に8分割、幅方向に3分割して、ベルト面内24点計測し、その平均値を該用紙搬送ベルトの表面抵抗率とした。また、それらの最大値と最小値の対数値の差を、表面抵抗率の面内バラツキ(ΔR)とした。
前記表面抵抗率と同様に、円形電極(三菱油化(株)製ハイレスターIPのHRプローブ)を用い、第一電圧印加電極A’における円柱状電極部C’と第二電圧印加電極B’との間に電圧100(V)を印可し、30秒後の電流値より求めた。
得られた半導電性ベルトの外層について、図3に示す装置(超微小硬度計DUH−201S(株式会社島津製作所製))を用い、下記の条件で表面微小硬度を測定した。
測定環境:23℃、55%RH
使用圧子:三角錐圧子
試験モード:3(軟質材料試験)
試験荷重:6.9×10-3N(0.70gf)
負荷速度:0.142×10-3N(0.0145gf/sec)
保持時間:5sec
得られた半導電性ベルトを中間転写ベルトとして富士ゼロックス(株)Docu Color1255CPに装着して、下記の基準で転写画質(色ずれ)を評価した。
尚、前記Docu Color1255CPでの評価には、形状係数が125のトナーを用いた。
○:色ずれの発生なし。
△:わずかに色ずれの発生が認められるが、画質上の問題なし。
×:色ずれの発生が認められ、画質上の問題がある。
更に、得られた半導電性ベルトを中間転写ベルトとして富士ゼロックス(株)Docu Color1255CPに装着して、葉書を3000枚連続コピー後、マゼンタ30%のハーフトーンをコピーした時の白抜け発生状況について、以下の基準により評価した。
○:白抜けの発生なし
×:白抜けの発生があり、画質上での問題あり
2 外層
3 内層
11 レーザー変位計
12 2本の平行な軸
13 外層表面
14 針状圧子
21 感光体ドラム(像担持体)
22 中間転写ベルト(中間転写体)
23 バイアスローラ(第二転写手段)
24 用紙トレー
25 ブラック現像器
26 イエロー現像器
27 マゼンタ現像器
28 シアン現像器
29 中間転写体クリーナ
33 剥離爪
36 感光体クリーナ
41 ベルトローラ
42 バックアップローラ
43 ベルトローラ
44 ベルトローラ
45 導電性ローラ(第一転写手段)
46 電極ローラ
61 記録紙
62 ピックアップローラ
63 フィードローラ
T トナー像
Claims (12)
- 電子写真画像形成装置に用いられ、何れも導電性物質を含有するポリイミド系樹脂を主体とする外層と内層とからなる無端状の半導電性ベルトであって、
前記外層と内層との10〜80℃における線膨張係数の差が、35×10-6/℃以下であり、かつ前記外層の線膨張係数が内層の線膨張係数より大きいことを特徴とする半導電性ベルト。 - 前記外層の厚みの割合が、総厚みの10〜50%であることを特徴とする請求項1に記載の半導電性ベルト。
- 前記外層の表面微小硬度が、30以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導電性ベルト。
- 前記外層のポリイミド系樹脂として、全芳香族骨格を有するテトラカルボン酸二無水物と、4,4’−ジアミノフェニルエーテルを主成分とするジアミン成分とをイミド結合してなる重合体を用い、かつ前記内層のポリイミド系樹脂として、全芳香族骨格を有するテトラカルボン酸二無水物とp−フェニレンジアミンを主成分とするジアミン成分とをイミド結合してなる重合体を用いることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の半導電性ベルト。
- 前記外層のポリイミド系樹脂として、全芳香族骨格を有するテトラカルボン酸二無水物と4,4’−ジアミノフェニルエーテルとをイミド結合してなる重合体を用い、かつ前記内層のポリイミド系樹脂として、全芳香族骨格を有するテトラカルボン酸二無水物とp−フェニレンジアミンとをイミド結合してなる重合体を用いることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の半導電性ベルト。
- 前記外層及び内層における全芳香族骨格を有するテトラカルボン酸二無水物が、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物であることを特徴とする請求項4又は5に記載の半導電性ベルト。
- 2本の平行な軸で4kgの荷重をかけることによって張架したときの平面度が、4mm以下であることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の半導電性ベルト。
- 前記外層及び内層における導電性物質を含有するポリイミド系樹脂の表面抵抗率が、それぞれ1×1010〜1×1014Ω/□の範囲内であることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の半導電性ベルト。
- 前記導電性物質が、pH5以下の酸化処理カーボンブラックであることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の半導電性ベルト。
- 請求項1〜9の何れか1項に記載の半導電性ベルトを、中間転写ベルトとして用いたことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1〜9の何れか1項に記載の半導電性ベルトを、用紙搬送ベルトとして用いたことを特徴とする画像形成装置。
- 下記式(1)で規定される形状係数(ML2/A)が、140以下である球形トナーを用いることを特徴とする請求項10又は11に記載の画像形成装置。
式(1)
(ML2/A)=[(トナー粒子の絶対最大長)×2]/[(トナー粒子の投影面積)×π×1/4×100]
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