JP2015125187A - 画像形成装置、中間転写体、及び中間転写体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1.画像形成装置の全体的な構成及び動作
図1は、本実施形態に係る画像形成装置100の概略構成を示す模式的な断面図である。本実施形態の画像形成装置100は、電子写真方式を用いてフルカラー画像の形成が可能な中間転写方式を採用したタンデム型のレーザービームプリンターである。
次に、ベルトクリーニング装置12の構成について説明する。図2(a)は、後述するクリーニングブレード21が弾性変形していない場合のクリーニングブレード21の取り付け位置を説明した仮想断面図であり、図2(b)は、ベルトクリーニング装置12の近傍の主断面図である。
次に、本実施形態における中間転写ベルト8の構成について説明する。図3(a)は、ベルト搬送方向に略直交する方向に切った(ベルト搬送方向に沿って見た)中間転写ベルト8の模式的な拡大部分断面図であり、図3(b)は、同様の断面において後述する中間転写ベルト8の表層82をより詳しく示したものである。図3(c)は、中間転写ベルト8の表面を上方から見た模式的な上面図である。
次に、中間転写ベルト8の作製方法について説明する。
図4(a)〜(c)は、中間転写ベルト8の表層82とトナーとの接触部を拡大して模式的に示している。
図5(a)〜(b)は、中間転写ベルト8の表層82とクリーニングブレード21との接触部(ブレードニップ部23)を拡大して模式的に示している。
以下、実施例及び比較例により、上述の効果について更に詳しく説明する。
本実施例では、基層81と表層82の2層からなる中間転写ベルト8を用いた。以下に、中間転写ベルト8の作製方法について説明する。
まず、基層81の作製方法について説明する。ポリエチレンナフタレート樹脂をブロー成形することで、ボトル状成形体を得て、これを超音波カッターにより切断することで、無端状のベルト体を得た。なお、ポリエチレンナフタレート樹脂中には、電気抵抗調整剤としてカーボンブラックを分散している。このようにして得られた厚さ70μmのポリエチレンナフタレート樹脂ベルトを中間転写ベルト8の基層81として用いた。
次に、表層82の形成用の塗工液(紫外線硬化性樹脂組成物)の作製方法について説明する。紫外線を遮蔽した容器中において、潤滑剤(摺動性付与粒子)83としての粒径200nmのPTFE粒子(ルブロン:ダイキン工業社製)に、ペンタエリスリトールトリアクリレートおよびペンタエリスリトールテトラアクリレートを含有するアクリル系紫外線硬化型ハードコート材料であるルシフラール(商品名、日本ペイント社製)を混合し、そこにPTFE粒子の分散剤として高分子量のフッ素系グラフトポリマーGF400(商品名、東亞合成社製)とメチルイソブチルケトンを添加して、高速せん断式分散器(ホモジナイザー)で処理することにより、粗分散を行った。その後、この粗分散処理を行った液を、高圧乳化分散器(ナノベータ:吉田機械興業社製)を用いて本分散処理を行った。さらに、導電性粒子としてセルナックス(商品名、210IP:日産化学工業社製)に、分散剤として低分子量であるアミンを添加した液を撹拌しながら、PTFE粒子の本分散処理が終了した液を滴下し、表層82の形成用の塗工液を得た。
次に、基層81上への表層82の形成方法について説明する。上述の中間転写ベルト8用の基層81上に、上述の紫外線硬化性樹脂組成物を、25℃、相対湿度60%の塗布環境でディップコートした。そして、塗工が終了してから10秒後に塗工環境と同じ場所にある紫外線照射装置(商品名:UE06/81−3、アイグラフィック社製、積算光量:1000mJ/cm2)を用いて紫外線を照射し、表層82を硬化させた。その結果、厚さ3μmの樹脂硬化膜が形成され、この樹脂硬化膜を中間転写ベルト8の表層82とした。このようにして表層82を有する中間転写ベルト8を作製した。
次に、上述の方法で得られた中間転写ベルト8の表層82に溝84の形成を行った。中間転写ベルト8を中間転写ベルト8の内径よりも若干大きな外径を有する円筒に弾性変形させて装着する。粒度9μmの酸化アルミニウムを砥粒とするラッピングフィルム(Lapika#2000(商品名)、KOVAX社製)を、上述の円筒に装着された中間転写ベルト8の表面に面圧1.96N/mm2で当接させる。そして、40secの間上述の円筒を回転させることで、表層82に幅Wが2μm、深さDが1μmの溝84が形成された中間転写ベルト8を得た。
本実施例において用いたトナーの平均粒径の測定は、コールターマルチサイザーII(コールター社製)を用いて行った。データの解析は、コールターマルチサイザーIIに個数分布、体積分布を出力するインターフェース(日科機製)及びパーソナルコンピュータを接続して行った。電解液としては、1級塩化ナトリウムを用いて調製した1%NaCl水溶液を用いた。このような電解液として、例えば、ISOTON R−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)が使用できる。測定法は、次のとおりである。上記電解液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を0.1〜5ml加え、更に測定試料を2〜20mg加えた。試料を添加した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、上述のコールターマルチサイザーによりアパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、粒径が2μm以上のトナーの体積、個数を測定して体積分布と個数分布を算出した。これらの値を用いて、重量基準(各チャンネルの代表値をチャンネル毎の代表値とする)の重量平均粒径を求め、この値をトナー平均粒径とした。本実施形態では、トナーの平均粒径は6μmであった。
上述の方法で作製した中間転写ベルト8の表層82の観察視野(トナー平均粒径四方)における、中間転写ベルト8の表層82の面内平均粗さの測定を行った。測定には走査型プローブ顕微鏡(SPI3800:エスアイアイ・ナノテクノロジー社製)を用いた。カンチレバーはシリコーン製で、先端半径15nm以下、バネ定数15N/m、共振周波数136KHzのものを用いた。測定モードには、試料を破壊することなく、ナノオーダで精度の高い像を得ることができるダイナミックフォースモードを用いた。測定周波数は、0.3〜1.0Hzとした。トナーの平均粒径の測定から得られたトナーの平均粒径から観察視野を決定し、6μm四方における中間転写ベルト8の表層82の面内平均粗さ(Ra)を測定した。なお、中間転写ベルト8の表層82の面内平均粗さは、重複しない任意の10カ所の平均値を測定結果とした。
上述の方法で作製した中間転写ベルト8の表層82における、十点平均粗さRzjisを測定した。測定には、表面粗さ/輪郭形状測定器サーフコム1500SD(東京精密製)を用い、規格JIS B0601:2001に準拠し、カットオフ波長0.25mm、測定基準長さ0.25mm、測定長1.25mmの条件で測定した。ここで、中間転写ベルト8の表層82の十点平均粗さRzjisは、中間転写ベルト8の表面の移動方向と略直交する方向に測定器の触針をスキャンさせて測定し、任意の少なくとも5か所の平均値を測定結果とした。
上述の方法で作製した中間転写ベルト8の表層82における接触面積率を測定した。測定には、コンフォーカル顕微鏡(OPTELICS、レーザーテック社製)を用いた。観察領域は100μm四方、測定波長は546nm、中間転写ベルト8の厚さ方向のスキャン頻度を0.2μmとし、表層82の厚さ3μmのスキャンを行った。得られた表面形状に対し、以下の方法で接触面積率を算出した。測定領域の最表面部から0.3μmだけ基層81側に閾値を設けて、最表面から0.3μm未満の領域を接触領域、最表面から0.3μm以上の領域を非接触領域と定義し、次式、
接触面積率%=(接触領域の面積/観察領域の面積)×100
により算出した。そして、上述の方法で任意の少なくとも5か所の平均値を測定結果とした。この値は、中間転写ベルト8の表面の移動方向と略直交する方向におけるクリーニングブレード21の範囲内における、中間転写ベルト8の総面積に対する中間転写ベルト8の表面とクリーニングブレード21との接触面積の割合を代表することができる。
上述の方法で作製した中間転写ベルト8を、図1に示す本実施形態の画像形成装置100に装着し、転写効率の評価を行った。画像パターンは、イエロー、マゼンタ、シアンのベタ画像を重ね、中間転写ベルト8上の単位面積当たりのトナー量を1.3mg/cm2としたものとした。この画像パターンのトナー像を、転写材Pに最適な二次転写バイアスにより二次転写した。そして、二次転写前後のトナー量から、転写効率を、次式、
転写効率%=(転写されたトナー量/転写前のトナー量)×100
により算出した。なお、転写効率の評価は、25℃、相対湿度50%環境下で、坪量90g/m2の25%COTTON CONTENT(商品名)転写材を用いた。このとき、転写効率が94%未満の場合、目視で確認できるレベルの画像不良(トナーの粒状感、白抜け)が発生していた。
クリーニング性能の耐久性を調べるために、図1に示す本実施形態の画像形成装置100を用い、上述の製造方法にて製造した中間転写ベルト8を装着して通紙耐久評価を行った。具体的には、温度25℃、相対湿度50%の環境下にて、OCE社製Extra坪量80g/m2、A4紙を用いて、2枚間欠印刷で100k枚まで通紙を行い、クリーニング不良の発生を確認した。
本実施例では、実施例1よりも深さDを大きくし、幅Wが2μm、深さDが1.5μmの溝84が形成された中間転写ベルト8における、転写効率とクリーニング性能を確認した。中間転写ベルト8の表層82に溝84を形成する際の中間転写ベルト8に対するラッピングフィルムの当接時間を80secとした以外は、実施例1と同様にして表層82を有する中間転写ベルト8を得た。
本実施例では、実施例1よりも幅Wを小さくし、幅Wが1μm、深さDが1μmの溝84が形成された中間転写ベルト8における、転写効率とクリーニング性能を確認した。中間転写ベルト8の表層82に溝84を形成する際のラッピングフィルムの押圧力を面圧0.98N/mm2としたた以外は、実施例1と同様にして表層82を有する中間転写ベルト8を得た。
本実施例では、実施例1よりも幅Wを大きくし、幅Wが2.5μm、深さDが1μmの溝84が形成された中間転写ベルト8における、転写効率とクリーニング性能を確認した。中間転写ベルト8の表層82に溝84を形成する際のラッピングフィルムの押圧力を面圧3.92N/mm2としたた以外は、実施例1と同様にして表層82を有する中間転写ベルト8を得た。
本実施例では、実施例1よりも幅W、深さDを大きくし、幅Wが2.5μm、深さDが2μmの溝84が形成された中間転写ベルト8における、転写効率とクリーニング性能を確認した。中間転写ベルト8の表層82に溝84を形成する際のラッピングフィルムの砥粒径を12μmとした以外は、実施例1と同様にして表層82を有する中間転写ベルト8を得た。
本比較例では、中間転写ベルト8の表層82に溝84を形成していない中間転写ベルト8における転写効率とクリーニング性能を確認した。中間転写ベルト8の表層82の形成後に、ラッピングによる溝84を形成しなかった以外は、実施例1と同様にして表層82を有する中間転写ベルト8を得た。
本比較例では、実施例3よりもさらに溝84を小さくし、幅Wが0.5μm、深さDが0.3μmの溝84が形成された中間転写ベルト8における、転写効率とクリーニング性能を確認した。中間転写ベルト8の表層82に溝84を形成する際のラッピングフィルムの砥粒径を5μmとした以外は、実施例1と同様にして表層82を有する中間転写ベルト8を得た。
本比較例では、実施例5よりもさらに溝84を大きくし、幅Wが4μm、深さDが2.5μmの溝84が形成された中間転写ベルト8における、転写効率とクリーニング性能を確認した。中間転写ベルト8の表層82に溝84を形成する際のラッピングフィルムの砥粒径を12μmとし、中間転写ベルト8に対するラッピングフィルムの当接時間を80secとした以外は、実施例1と同様にして表層82を有する中間転写ベルト8を得た。
本比較例では、中間転写ベルト表層82にフィラーを添加して、ランダムな凹凸形状を付与した中間転写ベルト8における転写効率とクリーニング性能を確認した。前述の紫外線硬化樹脂組成物の調製時に、表層82への形状付与を目的として、新たに粒径1μmのスチレン・アクリル樹脂微粒子(ファインスウェア:日本ペイント社製)を樹脂の重量に対し50重量部添加した。それ以外は、比較例1と同様にして表層82を有する中間転写ベルト8を得た。
本比較例では、比較例4よりも大粒径のフィラーを添加して、ランダムな凹凸形状を付与した中間転写ベルト8における転写効率とクリーニング性能を確認した。前述の紫外線硬化樹脂組成物の調製時に、表層82への形状付与を目的として、新たに粒径2μmのメラミンシリカ樹脂粒子(オプトビーズ:日産化学社製)を樹脂の重量に対し50重量部添加した。それ以外は、比較例1と同様にして表層82を有する中間転写ベルト8を得た。
以上、本発明を具体的な実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
5 一次転写ローラ
8 中間転写ベルト
12 ベルトクリーニング装置
15 二次転写ローラ
21 クリーニングブレード
22 支持部材
81 中間転写ベルトの基層
82 中間転写ベルトの表層
84 溝
100 画像形成装置
Claims (16)
- トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体からトナー像が転写される移動可能な中間転写体と、
前記中間転写体の表面に接触し、移動する前記中間転写体の表面からトナーを掻き取るクリーニング部材と、
を有する画像形成装置において、
前記中間転写体の表面には、前記中間転写体の表面の移動方向に沿って溝が形成されており、前記中間転写体の表面は、トナーの平均粒径四方における面内平均粗さが、10nm以上、30nm以下であることを特徴とする画像形成装置。 - 前記中間転写体の表面は、前記中間転写体の表面の移動方向に略直交する方向に測定したときの十点平均粗さRzjisが、0.26μm以上、0.67μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記中間転写体の表面の移動方向と略直交する方向における前記クリーニング部材の範囲内における、前記中間転写体の総面積に対する前記中間転写体と前記クリーニング部材との接触面積の割合は、80%以上、97%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 前記溝の幅は、トナーの平均粒径の半分未満であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記中間転写体の表面を形成する表層は、硬化性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記中間転写体の表面を形成する表層は、アクリル共重合体で形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記中間転写体の表面を形成する表層は、フッ素含有粒子が含有されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記フッ素含有粒子は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)であることを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
- 前記中間転写体は、無端状のベルトであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記中間転写体は、複数層からなることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記クリーニング部材は、ポリウレタンで形成されたブレードであることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記クリーニング部材のゴム硬度(JIS K 6253規格)は、70度以上、80度以下であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記クリーニング部材は、前記中間転写体に対しカウンター方向で当接されていることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記クリーニング部材の前記中間転写体に対する当接圧は、0.4N/cm以上、0.8N/cm以下であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 画像形成装置に用いられ像担持体からトナー像が転写される中間転写体において、
表面に、前記画像形成装置におけるその表面の移動方向に沿って溝が形成されており、その表面は、前記画像形成装置にて用いられるトナーの平均粒径四方における面内平均粗さが、10nm以上、30nm以下であることを特徴とする中間転写体。 - 画像形成装置に用いられ像担持体からトナー像が転写される中間転写体の製造方法において、
前記画像形成装置にて用いられるトナーの平均粒径四方における面内平均粗さが10nm以下である表面に、前記画像形成装置におけるその表面の移動方向に沿って、溝を形成し、その表面の前記トナーの平均粒径四方における面内平均粗さを10nm以上、30nm以下とすることを特徴とする中間転写体の製造方法。
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