JP2018055052A - 中間転写ベルト、画像形成装置および中間転写ベルトの製造方法 - Google Patents

中間転写ベルト、画像形成装置および中間転写ベルトの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】クリーニングブレードに対する表面層の摩擦力が低い中間転写ベルトを提供する。【解決手段】中間転写ベルトは、基材層と、基材層上に配置されている表面層とを有する。表面層は、ラジカル重合性官能基を有するラジカル重合性モノマーと、カルバゾール構造を有するオキシムエステル系の光重合開始剤と、表面処理金属酸化物粒子と、を含むラジカル重合性組成物の重合硬化物で構成されている。ラジカル重合性官能基は、アクリロイル基およびメタクリロイル基の一方または両方である。表面処理金属酸化物粒子は、金属酸化物粒子と、金属酸化物粒子の表面に担持されている被担持物質とを有する。【選択図】なし

Description

本発明は、中間転写ベルト、当該中間転写ベルトを有する画像形成装置、および当該中間転写ベルトの製造方法に関する。
画像形成装置において、感光体上に形成されたトナー画像は、中間転写体に転写され、次いで、普通紙などの記録媒体に転写される。そして、トナー画像の転写後に中間転写体の表面に残存する残トナーは、中間転写体の表面に当接されるクリーニング部材によって除去される。
上記中間転写体は、例えば、基材層と、当該基材層上に配置されている表面層とを有する、無端状の中間転写ベルトである。表面層が形成されていることによって、耐久性および高画質の両方に優れる中間転写ベルトを実現しうる(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の中間転写ベルトの表面層は、紫外線硬化型樹脂を含む。当該紫外線硬化型樹脂の例には、アクリル樹脂が含まれる。
特許第5632396号公報
中間転写ベルトにおいて、表面層の紫外線硬化型樹脂がアクリル樹脂である場合、弾性ブレード(クリーニングブレード)で表面層の表面に残存する残トナーを除去しようとすると、表面層およびクリーニングブレードの摩擦力が大きいため、クリーニングブレードの先端が変形したり(ブレードめくれ)、クリーニングブレードが顕著に磨耗したりすることがある。このような中間転写ベルトを有する画像形成装置では、トナー画像の転写後のクリーニング工程において、クリーニング不良が発生し、高画質な画像を形成できなくなるおそれがある。また、特許文献1では、中間転写ベルトの表面層と、クリーニングブレード(クリーニング部材)との摩擦に起因するクリーニング不良については記載されていない。
本発明の第1の課題は、クリーニングブレードに対する表面層の摩擦力が低い中間転写ベルトを提供することである。本発明の第2の課題は、中間転写ベルトにおけるクリーニング不良の発生を抑制しうる画像形成装置を提供することである。
上記第1の課題を解決するため、本発明に係る第1の中間転写ベルトは、基材層と、前記基材層上に配置されている表面層とを有する無端状の中間転写ベルトであって、前記表面層は、ラジカル重合性官能基を有するラジカル重合性モノマーと、カルバゾール構造を有するオキシムエステル系の光重合開始剤と、表面処理金属酸化物粒子と、を含むラジカル重合性組成物の重合硬化物で構成されており、前記ラジカル重合性官能基は、アクリロイル基およびメタクリロイル基の一方または両方であり、前記表面処理金属酸化物粒子は、金属酸化物粒子と、前記金属酸化物粒子の表面に担持されている被担持物質とを有する。
上記第2の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、感光体に形成されたトナー画像を記録媒体に転写するための中間転写ベルトと、弾性を有し、前記中間転写ベルトに当接して前記中間転写ベルト上の付着物を除去するためのクリーニング部材と、を有する画像形成装置において、前記中間転写ベルトは、本発明に係る中間転写ベルトである。
上記第1の課題を解決するため、本発明に係る中間転写ベルトの製造方法は、基材層と、前記基材層上に配置されている表面層とを有する無端状の中間転写ベルトの製造方法であって、アクリロイル基およびメタクリロイル基の一方または両方を有するラジカル重合性モノマーと、光重合開始剤と、被担持物質を担持している金属酸化物粒子である表面処理金属酸化物粒子と、を含むラジカル重合性組成物を前記基材層上に塗布して、前記基材層上に前記ラジカル重合性組成物の塗膜を形成する工程と、前記塗膜に活性光線を照射して前記ラジカル重合性モノマーを重合させて、前記表面層を形成する工程と、を含み、前記光重合開始剤として、カルバゾール構造を有するオキシムエステル系の光重合開始剤を用いる。
本発明によれば、クリーニングブレードに対する表面層の摩擦力を低減させて、耐摩耗性および耐久性に優れる中間転写ベルトを提供することができる。これにより、クリーニング不良の発生を抑制しうるため、高品質の画像を長期にわたって安定して形成することができる画像形成装置を提供することができる。
図1Aは、本発明の一実施の形態に係る中間転写ベルトを概略的に示す図であり、図1Bは、図1Aに示す中間転写ベルトの層構造を模式的に示す図である。 図2は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成を模式的に示す図である。
[中間転写ベルト]
本発明に係る中間転写ベルトについて図面を参照して詳細に説明する。図1Aは、本実施の形態に係る中間転写ベルト10を概略的に示す図である。図1Bは、図1Aにおいて一点鎖線で示される領域の部分拡大断面図であり、中間転写ベルト10の層構造を模式的に示す図である。
中間転写ベルト10は、図1Aに示されるように、無端状のベルトである。また、中間転写ベルト10は、図1Bに示されるように、基材層12と、基材層12上に配置されている表面層16とを有する。中間転写ベルト10は、保護層16の構成を除き、公知の中間転写ベルトと同様の構成とすることができる。
(基材層)
基材層12は、所期の導電性と可撓性を有する無端状のベルトであり、表面層16を支持している。基材層12は、例えば、可撓性を有する樹脂によって構成されている。機械的強度および耐久性を高める観点から、中間転写ベルト10は基材層12を有することが好ましい。上記の観点から、基材層12の厚さは、30〜140μmであることが好ましく、50〜130μmであることがより好ましい。基材層12の厚さは、例えば、中間転写ベルト10を積層方向に切断したときの断面から得られる測定値またはその平均値として決定されうる。
基材層12を構成する樹脂の例には、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリカーボネート(PC)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリスチレン(PS)、ポリアクリロニトリル−スチレン共重合体、ポリ塩化ビニル(PVC)、アセテート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)およびポリエステル(PE)が含まれる。機械的強度および耐久性を高める観点から、基材層12を構成する樹脂はポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)またはポリエーテルエーテルケトン(PEEK)であることが好ましい。
基材層12は、本実施の形態の効果が得られる範囲内において、添加剤を含有していてもよい。当該添加剤の例には、導電性フィラー、分散剤および滑材が含まれる。
導電性フィラーは、基材層12の抵抗値(体積抵抗値および表面抵抗値)を調整する。導電性フィラーの材料の例には、カーボンブラックやグラファイトなどの炭素系フィラー;アルミニウムや銅、これらの合金などの金属系フィラー;および酸化スズや酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化インジウム、チタン酸カリウム、酸化アンチモン−酸化スズ複合酸化物(ATO)、酸化インジウム−酸化スズ複合酸化物(ITO)などの金属酸化物系フィラーが含まれる。導電性フィラーは、炭素系フィラーであることが好ましい。中でも導電性フィラーは、カーボンブラックであることが好ましい。当該カーボンブラックは、表面を酸化処理されていてもよい。導電性フィラーは、1種であってもよいし、それ以上であってもよい。
導電性フィラーの含有量は、導電性フィラーの種類および所期の基材層12の抵抗値(体積抵抗値および表面抵抗値)に応じて適宜調整されうる。たとえば、導電性フィラーの含有量は、基材層12を構成する樹脂100質量部に対して、4〜40質量部であり、10〜30質量部であることが好ましい。
分散剤は、導電性フィラーの分散性を調整する。分散剤の種類は、樹脂との相溶性および導電性フィラーの分散性の観点から、基材層12を構成する樹脂の材料に応じて、適宜選択されうる。たとえば、当該樹脂がPPSまたはPEEKである場合、分散剤は、エチレングリシジルメタクリレート−アクリロニトリルスチレン共重合体であることが好ましい。
分散剤の含有量は、所期の導電性フィラーの分散性に応じて適宜調整されうる。たとえば、分散剤の含有量は、基材層12を構成する樹脂100質量部に対して、0.1〜10質量部であり、0.5〜5質量部であることが好ましい。
滑材は、基材層12の成形性を向上させる。滑材の例には、パラフィンワックス、などの脂肪族炭化水素、ラウリン酸やミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸、モンタン酸などの高級脂肪酸、および当該高級脂肪酸の金属塩が含まれる。滑材は、1種であってもよいし、それ以上であってもよい。
基材層12を構成する樹脂がポリフェニレンサルファイドである場合、滑材は、モンタン酸カルシウムであることが好ましい。
滑材の含有量は、例えば、基材層12を構成する樹脂100質量部に対して、0.1〜0.5質量部であり、0.1〜0.3質量部であることが好ましい。
(表面層)
表面層16は、基材層12の外周面上に配置されており、ラジカル重合性組成物の一体的な重合硬化物によって構成されている層である。表面層16は、表面層16よりも内側に位置する層(本実施の形態では、基材層12)を保護する。表面層16は、適度な柔軟性と、感光体および記録媒体への接触に対する十分な耐久性(機械的強度や離型性など)とを有する。
上記ラジカル重合性組成物は、(メタ)アクリロイル基を有するラジカル重合性モノマーと、カルバゾール構造を有するオキシムエステル系の光重合開始剤と、表面処理金属酸化物粒子と、を含む。なお、本明細書中、「(メタ)アクリロイル基」は、ラジカル重合性官能基であり、アクリロイル基およびメタクリロイル基の一方または両方を意味する。
ラジカル重合性モノマーは、a個のアルキレンオキサイド構造と、b個の(メタ)アクリロイル基とを有し、アルキレンオキサイド構造は、炭素原子数が2以上のアルキレン基を含み、aおよびbは、いずれも正の整数であり、かつ下記式(1)および(2)を満足することが好ましい。a/bが大きすぎると、ラジカル重合性モノマーの分子量が大きくなりすぎ、緻密な架橋構造を形成することができなくなり、保護層16の耐摩耗性および硬度が低下してしまうおそれがある。また、bが小さすぎると、3次元架橋構造が形成されにくくなり、保護層16の耐摩耗性および硬度が低下してしまうおそれがある。
a/b≦5 (1)
b≧3 (2)
aは、例えば、10以下であることが好ましく、6以下であることがより好ましい。bは、3以上であればよいが、(メタ)アクリロイル基の反応性を高める観点からは、3以上10以下であることが好ましく、3以上6以下であることがより好ましい。
ラジカル重合性モノマーがアルキレンオキサイド構造を有することによって、ラジカル重合性組成物がラジカル重合により硬化されるときに、(メタ)アクリロイル基がラジカル重合性組成物内を動きやすくなり、他の(メタ)アクリロイル基と接触する確率が高まる。これにより、効率的に硬化(架橋)反応が進行し、未反応の(メタ)アクリロイル残基の数を低減させるとともに、緻密な架橋構造を形成することができる。結果として、電荷のトラップを抑制し、放電生成物や水蒸気などによる(メタ)アクリロイル基の化学変化(劣化)を抑制し、保護層16の耐傷性および耐摩耗性を高めることができる。
また、クリーニング性および転写機能を高める観点からは、aおよびbは、下記式(3)をさらに満足することが好ましい。
a/b≦3 (3)
また、アルキレンオキサイド構造において、アルキレン基を均一に導入する観点からは、aおよびbは、下記式(4)を満たすことが好ましい。
1≦a/b≦5 (4)
アルキレンオキサイド構造とは、アルキレン基と2価の酸素原子とが互いに結合した構造を意味する。たとえば、アルキレン基を「−A−」、2価の酸素原子を「−O−」とする場合、アルキレンオキサイド構造とは、「−A−O−」で表される構造を意味する。a個のアルキレンオキサイド構造は、それぞれ同じであってもよいし、異なっていてもよい。
また、保護層16の耐久性およびラジカル重合性モノマーの反応性を高める観点からは、アルキレンオキサイド構造のアルキレン基の炭素原子数は、独立して2〜5であることが好ましい。a個のアルキレンオキサイド構造における各アルキレン基の炭素原子数は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。
また、アルキレン基は、直鎖状であってもよいし、分岐状であってもよい。アルキレン基の例には、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、イソブチレン基、ペンチレン基および1,2−プロピレン基が含まれる。
ラジカル重合性モノマーにおける(メタ)アクリロイル基の当量は、本実施の形態の効果を得られる範囲内で適宜調整されうる。保護層16の硬度、クリーニング性および転写率の観点からは、(メタ)アクリロイル基の当量は、100〜300g/mоlであることが好ましく、130〜250g/mоlであることがより好ましい。
ラジカル重合性モノマーの例には、下記化学式(M−1)〜(M−19)で表される化合物が含まれる。なお、下記化学式(M−1)〜(M−19)において、Rは、(メタ)アクリロイル基を示す。すなわち、Rの数は、(メタ)アクリロイル基の数を示す。
Figure 2018055052
上記化学式(M−1)〜(M−5)において、l、mおよびnは、それぞれ0以上の整数であり、1≦l+m+n≦30を満たす。なお、アルキレンオキサイド構造の数aは、l、mおよびnの和であり、(メタ)アクリロイル基の数bは、Rの個数(3個)である。
Figure 2018055052
Figure 2018055052
上記化学式(M−6)〜(M−12)において、l、m、nおよびоは、それぞれ0以上の整数であり、1≦l+m+n+о≦40を満たす。なお、アルキレンオキサイド構造の数aは、l、m、nおよびоの和であり、(メタ)アクリロイル基の数bは、Rの個数(4個)である。
Figure 2018055052
上記化学式(M−13)において、アルキレンオキサイド構造の数aは3個であり、(メタ)アクリロイル基の数bは3個である。上記化学式(M−14)において、アルキレンオキサイド構造の数aは6個であり、(メタ)アクリロイル基の数bは3個である。
Figure 2018055052
上記化学式(M−15)〜(M−18)において、l、m、n、о、pおよびqは、それぞれ0以上の整数であり、1≦l+m+n+о+p+q≦60を満たす。なお、アルキレンオキサイド構造の数aは、l、m、n、о、pおよびqの和であり、(メタ)アクリロイル基の数bは、Rの個数(6個)である。
Figure 2018055052
上記化学式(M−19)において、lおよびmは、それぞれ正の整数であり、2≦l+m≦6を満たす。アルキレンオキサイド構造の数aは、l個であり、(メタ)アクリロイル基の数bは、l+m個である。なお、上記化学式(M−19)は、左式で表される化合物の6個の置換位置に、右式で表される2種類の化合物がランダムに置換していることを示している。
上記化学式(M−1)〜(M−19)で表される多官能(メタ)アクリルモノマーの具体例には、エトキシ化(12)ジペンタエリストリトールヘキサ(メタ)アクリレート(a/b=2、b=6)カプロラクトン変性(6)ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(a/b=1、b=6)、エトキシ化(3)トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート(a/b=1、b=3)、エトキシ化(8)ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート(a/b=2、b=4)、エトキシ化(35)ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート(a/b=8.75、b=4)、およびエトキシ化(15)ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート(a/b=5、b=3)が含まれる。なお、上記各化合物名の括弧内に示された数値は、アルキレンオキサイド構造の数aを表している。
ラジカル重合性モノマーは、合成品であってもよいし、市販品であってもよい。ラジカル重合性モノマーの市販品の例には、KAYARAD DPEA−12、KAYARAD DPCA−60、KAYARAD TPA−330(日本化薬株式会社製、「KAYARAD」は同社の登録商標);M−DPH−12E、ATM−8ELおよびTM−35E(新中村化学工業株式会社製);SR9035(サートマー社製)が含まれる。
上記ラジカル重合性モノマーは、1種であってもよいし、それ以上であってもよい。表面層16を構成するラジカル重合性モノマーは、例えば、表面層16を熱分解GC−MSによる分析結果から推定されうる。
(光重合開始剤)
光重合開始剤は、カルバゾール構造を有するオキシムエステル化合物である。光重合開始剤の例には、下記一般式(1)で表される化合物が含まれる。なお、オキシムエステル化合物には、オキシムの二重結合による幾何異性体が存在するが、光重合開始剤は、いずれの幾何異性体であってもよく、下記一般式(1)に示される構造に限定されない。
Figure 2018055052
上記一般式(1)において、Rは、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数6〜30のアリール基、炭素原子数7〜30のアリールアルキル基またはシアノ基である。上記Rで表されるアルキル基、アリール基およびアリールアルキル基の水素原子は、それぞれ独立に、−OR11、−COR11、−SR11、−NR1213、−NCOR12、−OCOR13、−CN、−NO、ハロゲン原子、−CR11=CR1213、または−CO−CR11=CR1213で置換されていてもよい。また、上記R11、上記R12および上記R13は、それぞれ、水素原子、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数6〜30のアリール基、炭素原子数7〜30のアリールアルキル基または炭素原子数2〜20の複素環基を表す。
上記一般式(1)において、Rは、R21またはOR21である。当該R21は、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数6〜30のアリール基または炭素原子数7〜30のアリールアルキル基である。上記R21で表されるアルキル基、アリール基およびアリールアルキル基の水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
上記一般式(1)において、Rは、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数6〜30のアリール基または炭素原子数7〜30のアリールアルキル基である。
上記R、上記R、上記R11、上記R12および上記R13で表される置換基のアルキレン部分は、不飽和結合、エーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合、チオエステル結合、アミド結合またはウレタン結合により1〜5回中断されていてもよい。また、前記置換基のアルキル部分は、分岐アルキルであってもよいし、環状アルキルであってもよい。また、上記置換基の末端は、不飽和結合であってもよい。さらに、上記Rは、カルバゾール構造のベンゼン環とともに環を形成していてもよい。
上記一般式(1)において、Yは、ニトロ基または下記化学式(Y−1)〜(Y−19)のいずれか1つで表される置換基である。
Figure 2018055052
上記R、上記R11、上記R12、上記R13および上記R21で表されるアルキル基の例には、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、アミル、イソアミル、t−アミル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、イソオクチル、2−エチルヘキシル、t−オクチル、ノニル、イソノニル、デシル、イソデシル、ウンデシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、イコシル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘキシルメチル、ビニル、アリル、ブテニル、エチニル、プロピニル、メトキシエチル、エトキシエチル、プロポキシエチル、ペンチルオキシエチル、オクチルオキシエチル、メトキシエトキシエチル、エトキシエトキシエチル、プロポキシエトキシエチル、メトキシプロピル、および2−メトキシ−1−メチルエチルが含まれる。
上記R、上記R11、上記R12、上記R13および上記R21で表されるアリール基の例には、フェニル、トリル、キシリル、エチルフェニル、クロロフェニル、ナフチル、アンスリル、フェナンスレニル、上記アルキル基で少なくとも1つ置換されたフェニル、ビフェニル、ナフチル、およびアンスリルが含まれる。
上記R、上記R11、上記R12、上記R13および上記R21で表されるアリールアルキル基の例には、ベンジル、クロロベンジル、α−メチルベンジル、α,α−ジメチルベンジル、フェニルエチル、およびフェニルエテニルが含まれる。
上記R、上記R11、上記R12および上記R13で表される複素環基の例には、ピリジル、ピリミジル、フリル、チエニル、テトラヒドロフリル、ジオキソラニル、ベンゾキサゾール−2−イル、テトラヒドロピラニル、ピロリジル、イミダゾリジル、ピラゾリジル、チアゾリジル、イソチアゾリジル、オキサゾリジル、イソオキサゾリジル、ピペリジル、ピペラジル、およびモルホリニルが含まれる。複素環は、例えば、5〜7員環である。
上記Rおよび上記R21を置換しうるハロゲン原子の例には、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素が含まれる。
上記Yが、上記化学式(Y−1)〜(Y−19)のいずれか1つで表される置換基である場合、上記一般式(1)で表される光重合開始剤の具体例には、下記化学式(1−1)〜(1−20)で表される化合物が含まれる。
Figure 2018055052
Figure 2018055052
上記Yがニトロ基である場合、上記一般式(1)で表される光重合開始剤の例には、下記一般式(2)で表される化合物が含まれる。詳細については後述するが、上記一般式(2)で表されるように、カルバゾール構造の7位の置換基がニトロ基であることは、クリーニング性を高める観点から好ましい。
Figure 2018055052
上記一般式(2)において、RおよびRは、それぞれ独立に、R11、OR11、SR11、COR11、CONR1213、NR12COR11、OCOR11、COOR11、SCOR11、OCSR11、COSR11、CSOR11、CN、ハロゲン原子または水酸基を表す。aおよびbは、それぞれ独立に、0〜3である。上記Rおよび上記Rで表されるハロゲン原子の例には、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素が含まれる。
上記一般式(2)で表される光重合開始剤の具体例には、下記化学式(2−1)〜(2−59)で表される化合物が含まれる。
Figure 2018055052
Figure 2018055052
Figure 2018055052
Figure 2018055052
光重合開始剤は、合成品であってもよいし、市販品であってもよい。光重合開始剤の市販品の例には、IRGACURE OXE02(BASF社製、「IRGACURE」は同社の登録商標)が含まれる。
なお、光重合開始剤は、1種であってもよいし、それ以上であってもよい。
光重合開始剤は、オキシムエステル化合物を合成するための公知の方法によって製造されうる。たとえば、光重合開始剤は、下記化学反応式で表される方法によって合成されうる。まず、塩化アルミニウムの存在下において、ニトロカルバゾール化合物1および酸クロライド2を互いに反応させて、アシル化合物3を得る。次いで、ジメチルホルムアルデヒド(DMF)中で、得られたアシル化合物3および塩酸ヒドロキシルアミンを互いに反応させて、アシル化合物4を得る。最後に、トリエチルアミンの存在下において、得られたアシル化合物4と、酸無水物とを互いに反応させることで、カルバゾール構造を有するオキシムエステル系の光重合開始剤5が得られる。
Figure 2018055052
また、光重合開始剤は、下記化学反応式で表される方法によっても合成されうる。まず、塩化アルミニウムの存在下において、カルバゾール化合物6および酸クロライド7,8を互いに反応させて、アシル化合物9を得る。次いで、得られたアシル化合物9および塩酸ヒドロキシルアミンを互いに反応させて、アシル化合物10を得る。最後に、トリエチルアミンの存在下において、得られたアシル化合物10と、酸クロライド11とを互いに反応させることで、カルバゾール構造を有するオキシムエステル系の光重合開始剤12が得られる。
Figure 2018055052
活性光線が光重合開始剤に照射されるとオキシムエステル部位のN−O結合が開裂し、カルバゾール構造を有する第1ラジカルと、カルバゾール構造を有さない第2ラジカル(例えば、RCOOラジカルおよびRラジカル)とが生成される。本実施の形態では、カルバゾール構造を有さない第2ラジカルが、主として、重合性モノマーの重合反応に寄与し、カルバゾール構造を有する第1ラジカルは、重合反応にほとんど寄与することなく失活すると考えられる。第1ラジカルが失活した後の残留物質であるカルバゾール化合物は、保護層16の内部に含有される。
表面層16に含有されているカルバゾール化合物の存在は、赤外分光分析により確認されうる。表面層16は、赤外吸収スペクトルにおいて、例えば、1610〜1635cm−1の範囲内に吸収ピークを有する。当該ピークは、光重合開始剤のカルバゾール構造に由来する。すなわち、表面層16の、赤外吸収スペクトルに基づいて、光重合開始剤としてカルバゾール構造を有する光重合開始剤が使用されたことを推定することができる。赤外分光スペクトルは、例えば、FT−IR分光計(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製)を用いて測定されうる。
光重合開始剤の含有量は、例えば、樹脂固形分の総量に対して0.1〜10質量%であることが好ましく、0.1〜5質量%であることがより好ましい。ここで、「樹脂固形分」とは、ラジカル重合性組成物が硬化した後の重合硬化物(表面層16)中で樹脂として存在する成分であり、例えば、ラジカル重合工程で重合するラジカル重合性モノマー、およびラジカル重合性組成物中に添加される樹脂である。
光重合開始剤は、表面層16において、主にオキシムエステル部分で開裂した状態で存在する。表面層16における、光重合開始剤由来のカルバゾール化合物の含有量は、例えば、0.5〜8質量%である。すなわち、表面層16におけるカルバゾール化合物の含有量に基づいて、カルバゾール構造を有するオキシムエステル系化合物が光重合開始剤として使用されたことを推定することができる。表面層16におけるカルバゾール化合物の存在および当該部分の含有量は、核磁気共鳴(NMR)や赤外分光法(IR)などの公知の方法により測定されうる。
(表面処理金属酸化物粒子)
表面処理金属酸化物粒子は、金属酸化物粒子と、当該金属酸化物粒子の表面に担持されている被担持物質とを有する。表面処理金属酸化物粒子によって、表面層16に所望の硬度、耐摩耗性および耐久性が付与される。ここで、「被担持物質」とは、金属酸化物粒子の表面に担持されている化合物であり、当該被担持物質は、金属酸化物粒子の表面に物理的に担持されていてもよいし、化学的に結合していてもよい。たとえば、金属酸化物粒子の表面が樹脂により被覆されている場合、被担持物質は、樹脂そのものである。また、金属酸化物粒子の表面がシランカップリング剤により表面処理されている場合には、被担持物質は、シランカップリング剤の反応後の成分である。
金属酸化物粒子の大きさおよび含有量は、所望の表面層16の硬度、耐摩耗性および耐久性に応じて、適宜調整されうる。金属酸化物粒子が小さすぎると、表面層16の耐摩耗性が不十分となるおそれがある。また、金属酸化物粒子が大きすぎると、分散性が低下し、ラジカル重合性組成物中で沈降しやすくなるとともに、金属酸化物粒子が光硬化を阻害してしまい、結果として表面層16の耐摩耗性が不十分となるおそれがある。このような観点から、金属酸化物粒子の数平均一次粒子径は、例えば、1〜300nmであり、3〜100nmであることが好ましく、10〜50nmであることがより好ましい。
金属酸化物微粒子の数平均一次粒子径は、走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製)により10000倍の拡大写真を撮影し、ランダムに300個の粒子をスキャナーにより取り込んだ写真画像(凝集粒子は除く)を自動画像処理解析装置「LUZEX AP」(株式会社ニレコ製)ソフトウエアバージョン Ver.1.32を使用して算出されうる。
表面層16における表面処理金属酸化物粒子の含有量は、例えば、表面層16の表面処理金属酸化物粒子以外の成分100体積部に対して、10〜60体積部であり、20〜50体積部であることが好ましい。
金属酸化物粒子を構成する金属酸化物の例には、酸化ケイ素(シリカ)、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化タンタル、酸化インジウム、酸化ビスマス、酸化イットリウム、酸化コバルト、酸化銅、酸化マンガン、酸化セレン、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化ゲルマニウム、酸化スズ、酸化チタン(チタニア)、酸化ニオブ、酸化モリブデンおよび酸化バナジウムが含まれる。金属酸化物粒子を構成する金属酸化物は、酸化スズまたはアルミナであることが好ましい。金属酸化物粒子は、1種であってもよいし、それ以上であってもよい。
上記被担持物質の種類は、表面層16および金属酸化物粒子における所期の物性に応じて適宜設定されうる。たとえば、金属酸化物粒子の表面エネルギーを低下させて、金属酸化物粒子の分散性を高める観点からは、上記被担持物質は、シリコーン系表面処理剤またはパーフルオロアルキル基を有する化合物である。
シリコーン系表面処理剤の例には、メチルハイドロジェンポリシロキサンおよび変性シリコーンオイルが含まれる。変性シリコーンオイルの例には、アミノ変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、カルビノール変性シリコーン、メルカプト変性シリコーンおよびカルボキシル変性シリコーンが含まれる。所期の機能の発現および表面処理時の取り扱いの容易さの観点から、上記シリコーン系表面処理剤の重量平均分子量は、例えば、300〜20000であることが好ましい。
パーフルオロアルキル基を有する化合物の例には、パーフルオロアルキル(メタ)アクリレート、パーフルオロアルキルメチル(メタ)アクリレート、2−パーフルオロアルキルエチル(メタ)アクリレート、3−パーフルオロアルキルプロピル(メタ)アクリレート、3−パーフルオロアルキル−1−メチルプロピル(メタ)アクリレート、および3−パーフルオロアルキル−2−プロペニル(メタ)アクリレートが含まれる。
表面層16の柔軟性を高め、所望のクリーニング性および転写機能を得る観点から、上記被担持物質は、ラジカル重合性官能基を有する化合物であることが好ましい。ラジカル重合性モノマーのラジカル重合性官能基と、被担持物質のラジカル重合性官能基とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。被担持物質のラジカル重合性官能基は、反応性を有する不飽和結合を有する反応性基であり、例えば、(メタ)アクリロイル基である。金属酸化物粒子がラジカル重合性官能基を有する被担持物質を担持していることによって、表面層16を構成する重合硬化物では、金属酸化物粒子を介して、ある程度分子鎖長の長い分子構造が形成されうる。これにより、中間転写ベルト10の駆動時において、表面層16は、中間転写ベルト10の変形に追従することができ、結果として、中間転写ベルト10の駆動時に生じうる表面層16のクラックの発生を抑制して、トナーのクリーニング性および転写機能を向上させることができると考えられる。
(メタ)アクリロイル基を有する化合物の例には、下記一般式(3)で表される化合物が含まれる。
CH=C(R)COO(CHSiR’R’R’ (3)
上記一般式(3)において、Rは、水素原子またはメチル基を表す。nは、7〜17の整数である。クリーニング性および転写機能の観点からは、nは、7〜14であることが好ましく、8〜13であることがより好ましい。R’、R’およびR’は、それぞれ、CH、OCH、OC、またはClである。R’、R’およびR’は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。
上記一般式(3)で表される被担持物質の具体例には、7−(メタ)アクリロキシヘプチルトリメトキシシラン、8−(メタ)アクリロキシオクチルトリメトキシシラン、9−(メタ)アクリロキシノニルトリメトキシシラン、10−(メタ)アクリロキシデシルトリメトキシシラン、11−(メタ)アクリロキシウンデシルトリメトキシシラン、12−(メタ)アクリロキシドデシルトリメトキシシラン、13−(メタ)アクリロキシトリデシルトリメトキシシラン、14−(メタ)アクリロキシテトラデシルトリメトキシシラン、15−(メタ)アクリロキシペンタデシルトリメトキシシラン、16−(メタ)アクリロキシヘキサデシルトリメトキシシラン、および17−(メタ)アクリロキシヘプタデシルトリメトキシシランが含まれる。
被担持物質は、製造されてもよいし、市販品であってもよい。被担持物質の製造方法は、公知の方法に準じて製造されうる(例えば、特開平5−306290号公報参照)。なお、被担持物質は、1種であってもよいし、それ以上であってもよい。
表面層16の厚さは、所望の柔軟性および耐久性に応じて適宜調整されうる。耐久性の観点からは、表面層16の厚さは、0.5μm以上であることが好ましく、1μmであることがより好ましく、2μm以上であることがさらに好ましい。柔軟性の観点からは、表面層16の厚さは、15μm以下であることが好ましく、13μm以下であることがより好ましく、10μm以下であることがさらに好ましい。表面層16の厚さは、例えば、中間転写ベルト10を、基材層12および表面層16の積層方向に切断したときに、断面から得られる測定値またはその平均値として決定されうる。
表面層16は、所期の特性(例えば、クリーニング性、柔軟性、耐久性および接着性)が得られる範囲において、他の成分をさらに含有していてもよい。当該他の成分の例には、第三級アミンおよびビニル共重合体が含まれる。
本実施の形態において、第三級アミンは、重合促進剤として作用する。第三級アミンがラジカル重合性組成物に含有されていることによって、表面層16を形成する際のラジカル重合が促進される。詳細については後述するが、第三級アミンがラジカル重合性組成物に含まれていることによって、クリーニング性を高めることができる。第三級アミンの例には、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、N,N−ジ−n−ブチルアニリン、N,N−ジベンジルアニリン、N,N−ジメチル−p−トルイジン、N,N−ジエチル−p−トルイジン、N,N−ジメチル−m−トルイジン、p−ブロモ−N,N−ジメチルアニリン、m−クロロ−N,N−ジメチルアニリン、p−ジメチルアミノベンズアルデヒド、p−ジメチルアミノアセトフェノン、p−ジメチルアミノ安息香酸、p−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、p−ジメチルアミノ安息香酸アミノエステル、N,N−ジメチルアンスラニックアシッドメチルトルイジン、p−ジメチルアミノフェネチルアルコール、p−ジメチルアミノスチルベン、N,N−ジメチル−3,5−キシリジン、4−ジメチルアミノピリジン、N,N−ジメチル−α−ナフチルアミン、N,N−ジメチル−β−ナフチルアミン、トリブチルアミン、トリプロピルアミン、トリエチルアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N,N−ジメチルヘキシルアミン、N,N−ジメチルドデシルアミン、N,N−ジメチルステアリルアミン、およびN,N−ジメチルアミノエタノールが含まれる。
第三級アミンの含有量は、例えば、樹脂固形分の総量に対して0.05〜8質量%であることが好ましく、1〜4質量%であることがより好ましい。
また、ビニル共重合体の例には、酢酸ビニル、スチレン、アクリロニトリルおよびシロキサン系ビニル共重合体が含まれる。特に、当該シロキサン系ビニル共重合体は、1つ以上のポリオルガノシロキサン鎖Aおよび3つ以上のラジカル重合性二重結合を含むことが、中間転写ベルト10におけるフィルミングを防止する観点、および、表面層16の低い表面自由エネルギーを維持する観点から好ましい。また、シロキサン系ビニル共重合体の重量平均分子量は、5000〜100000であることが、後述する表面層形成用の塗布液におけるシロキサン系ビニル共重合体の相溶性を高める観点から好ましい。
さらに、上記シロキサン系ビニル共重合体と、表面層16における表面処理金属酸化物粒子とを併用する場合には、被担持物質は、シリコーン系表面処理剤であることが、表面処理金属酸化物粒子および上記シロキサン系ビニル共重合体由来のシロキサン構造の両方を表面層16中に分散させる観点から好ましい。当該シロキサン構造が表面層16中に分散していると、当該シロキサン構造による離型性を長期にわたって安定して発現させることができるためである。
中間転写ベルト10は、所期の特性が得られる範囲内において、他の層をさらに有していてもよい。当該他の層の例には、弾性層が含まれる。
弾性層は、導電性および弾性を有し、基材層12および表面層16の間に配置される層である。中間転写ベルト10が弾性層をさらに有する場合、表面層16は、弾性層上に配置される。
弾性層は、例えば、ゴムやエラストマー、樹脂などの弾性材料により構成される。当該弾性材料の例には、クロロプレンゴム(CR)、ニトリルブタジエンゴム(NBR)、エピクロルヒドリンゴム(ECO)およびウレタンゴム(U)が含まれる。画像形成装置内部の環境に対する十分な耐久性(耐オゾン性など)を有する観点、画像形成に供されるのに十分な機械的強度を有する観点、および中間転写ベルト10の電気抵抗を適切に制御する観点から、上記弾性材料は、クロロプレンゴムまたはニトリルブタジエンゴムであることが好ましい。
弾性層の所期の機能(機械的強度、画質および製造コスト)を発現させる観点から、弾性層の厚さは100〜500μmであることが好ましい。弾性層の厚さは、例えば、中間転写ベルト10を積層方向に切断したときの断面から得られる測定値またはその平均値として求めることができる。
弾性層は、必要に応じて他の成分を含有していてもよい。当該他の成分の例には、金属酸化物粒子および導電剤が含まれる。
弾性層における金属酸化物粒子を構成する金属酸化物の例には、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタン、二酸化ケイ素、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、酸化鉄、酸化ベリリウム、酸化アンチモンおよび酸化カルシウムが含まれる。
金属酸化物粒子は、表面処理されていてもよいし、表面処理されていなくてもよい。表面処理剤の例には、前述のシリコーン系表面処理剤が含まれる。
弾性層における金属酸化物粒子の粒径は、所望の特性を発現する観点から、適宜変更されうる。一方で、金属酸化物粒子の粒径が小さすぎると、分散性をはじめ、取扱いが困難となってしまうことがある。また、一般に、金属酸化物粒子の粒径は大きいほど、取扱いが容易になる傾向にある。一方で、金属酸化物粒子の粒径が大きすぎると、弾性層の表面粗さが増加してしまうことがある。上記の観点から、金属酸化物粒子の粒径は、10nm〜100μmであることが好ましく、100nm〜10μmであることがさらに好ましい。この粒径は、金属酸化物粒子の大きさを規定する代表値であればよく、例えば、体積平均粒径または数平均粒子径である。
弾性層における金属酸化物粒子の含有量は、弾性層の厚さや金属酸化物粒子の粒径などに応じて、適宜変更されうる。また、弾性層における金属酸化物粒子の含有量は、例えば、
弾性層を構成する樹脂100質量部に対して30質量部以上である。
上記導電剤には、中間転写ベルト10の樹脂材料に導電性を付与するための公知の材料が用いられる。導電剤の例には、イオン導電剤および電子導電剤が含まれる。イオン導電剤の例には、ヨウ化銀、ヨウ化銅、過塩素酸リチウム、トリフロオロメタンスルホン酸リチウム、有機ホウ素錯体のリチウム塩、リチウムビスイミド((CFSONLi)およびリチウムトリスメチド((CFSOCLi)が含まれる。電子導電剤の例には、銀や銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、ステンレス鋼などの金属;およびグラファイトや、カーボンブラック、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブなどの炭素化合物;が含まれる。導電剤は、1種であってもよいし、それ以上であってもよい。
[中間転写ベルトの製造方法]
次いで、本実施の形態に係る中間転写ベルト10の製造方法について説明する。中間転写ベルト10の製造方法は、基材層12上に上記ラジカル重合性組成物の塗膜を形成する第1工程と、上記ラジカル重合性組成物における上記ラジカル重合性モノマーを重合させて、表面層16を形成する第2工程とを含む。
1)第1工程
本工程では、基材層12上にラジカル重合性組成物の塗膜を形成する。具体的には、基材層12と、表面層16形成用のラジカル重合性組成物とを作製し、作製したラジカル重合性組成物を基材層12上に塗布する。
基材層12としての無端ベルトを製造する。基材層12は、公知の方法によって作製されうる。たとえば、基材層12を形成する工程には、円筒状基体の表面に塗布されたポリアミド酸の液膜を加熱してポリアミド酸をイミド化し、得られた無端ベルト状の膜を基材層12として回収する工程が含まれる(例えば、特開昭61−95361号公報、特開昭64−22514号公報および特開平3−180309号公報参照)。
次いで、表面層16を形成するための、(メタ)アクリロイル基を有するラジカル重合性モノマーと、光重合開始剤と、表面処理金属酸化物粒子と、を含むラジカル重合性組成物を作製する。本実施の形態では、光重合開始剤として、カルバゾール構造を有するオキシムエステル系の光重合開始剤を用いる。
まず、表面処理金属酸化物粒子を準備する。表面処理金属酸化物粒子は、製造されてもよいし、市販品であってもよい。たとえば、当該表面処理金属酸化物粒子は、下記の方法に従って製造されうる。まず、金属酸化物粒子100体積部に対して被担持物質0.1〜200体積部と溶媒50〜5000体積部とを混合し、湿式メディア分散型装置を使用して分散する。これにより、表面処理された金属酸化物粒子の分散液が得られる。次いで、金属酸化物粒子分散液から溶媒を除去することで、表面処理金属酸化物粒子が得られる。
湿式メディア分散型装置は、容器内にメディアとしてビーズを充填し、さらに回転軸と垂直に取り付けられた撹拌ディスクを高速回転させることにより、金属酸化物粒子の凝集粒子を砕いて粉砕および分散させるための装置である。湿式メディア分散型装置の例には、サンドミル、ウルトラビスコミル、パールミル、グレンミル、ダイノミル、アジテータミル、およびダイナミックミルが含まれる。上記ビーズの材料の例には、ガラス、アルミナ、ジルコン、ジルコニア、スチール、およびフリント石が含まれる。また、ビーズの大きさは、通常、直径1〜2mm程度であるが、本実施の形態で使用されるビーズの大きさは、直径0.1〜1.0mm程度である。上記容器および上記ディスクの素材の例には、ステンレス鋼、ナイロンおよびセラミックが含まれる。本実施の形態では、上記容器および上記ディスクの素材は、ジルコニアやシリコンカーバイドなどのセラミックであることが好ましい。
次いで、上記ラジカル重合性モノマーと、上記光重合開始剤と、上記金属酸化物粒子とを、固形分濃度が10質量%となるように溶剤中に溶解させるか、または分散させて、ラジカル重合性組成物を調整する。このとき、ラジカル重合性組成物における溶剤の含有量は、上記ラジカル重合性モノマーと、上記光重合開始剤と、上記金属酸化物粒子とを溶解させ、均一に分散させることができればよく、塗膜を形成するときの塗布性の観点から、適宜調整されうる。なお、ラジカル重合性組成物には、必要に応じて、第三級アミンや表面張力調整剤などの他の成分が含有されてもよい。
ラジカル重合性組成物における上記光重合開始剤の含有量は、ラジカル重合性組成物の総量に対して、例えば、0.1〜10質量%であり、0.1〜5質量%であることが好ましい。ラジカル重合性組成物における表面処理金属酸化物粒子の含有量は、例えば、重合性モノマー100体積部に対して10〜60体積部であり、20〜50体積部であることが好ましい。
上記溶媒の例には、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、t−ブタノール、s−ブタノール、ベンジルアルコール、トルエン、キシレン、メチレンクロリド、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、テトラヒドロフラン、1−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ピリジンおよびジエチルアミンが含まれる。溶媒は、1種であってもよいし、それ以上であってもよい。
次いで、作製した表面層16形成用のラジカル重合性組成物を基材層12上に塗布する。ラジカル重合性組成物を基材層12上に塗布する塗布方法は、必要に応じて公知の方法から適宜選択されうる。塗布方法の例には、浸漬塗布法(ディッピング塗布法)およびスプレー塗布法が含まれる。
浸漬塗布法により、ラジカル重合性組成物を基材層12上に塗布するとき、基材層12をラジカル重合性組成物から引き上げる速度は、ラジカル重合性組成物の粘度に応じて適宜調整されうる。たとえば、ラジカル重合性組成物の粘度が1〜200mPa・秒の場合、塗膜の均一性、塗膜の厚さおよび乾燥条件の観点から、基材層12の引き上げ速度は、0.5〜15mm/秒であることが好ましい。
2)第2工程
本工程では、表面層16を形成する。具体的には、第1工程において、基材層12上に形成された塗膜に活性光線を照射して、ラジカル重合性組成物における上記ラジカル重合性モノマーを重合させる。
ラジカル重合性モノマーを重合させる前に、あらかじめ塗膜を乾燥させておいてもよい。これにより、後述の硬化反応を効率的に進行させることができる。塗膜の乾燥方法は、例えば、公知の乾燥方法から適宜選択されうる。液膜の乾燥方法の例には、自然乾燥と、ハロゲンヒーターや赤外線ヒーター、温風加熱器などの公知の加熱装置による熱乾燥とが含まれる。加熱温度は、ラジカル重合性モノマーの種類に応じて適宜調整されうる。加熱温度は、例えば、40〜100℃であり、40〜80℃であることが好ましく、40〜60℃であることがより好ましい。
基材層12上に形成された塗膜に活性光線を照射することで、塗膜中のラジカル重合性モノマーが有するラジカル重合性官能基と、表面処理金属酸化物粒子が有するラジカル重合性官能基とをラジカル重合させて、表面層16を形成することができる。たとえば、無端ベルト状の基材層12を無端軌道に沿って移動させつつ、基材層12に活性光線を照射する。このとき、基材層12の移動速度(周速度)は、塗膜における硬化ムラの防止、硬化後の硬度や硬化時間、硬化速度などの適正化の観点から、10〜300mm/秒であることが好ましい。
活性光線の照射条件は、塗膜における硬化ムラの防止、硬化後の硬度や硬化時間、硬化速度などの適正化の観点から、適宜調整されうる。活性光線の照射光量は、例えば、0.5〜10J/cm以上であり、1〜6J/cmであることが好ましく、1〜4J/cmであることがより好ましい。照射線量は、例えば、UIT250(ウシオ電機株式会社製)で測定することが可能である。塗膜への活性光線の照射は、活性光を出射するための光源を有する照射装置によって行うことができる。活性光線の放射照度は、例えば、40〜200mW/cmであり、60〜200mW/cmであることが好ましく、100〜200mW/cmであることがより好ましい。
活性光線の例には、紫外線、電子線およびγ線が含まれる。活性光線は、紫外線または電子線であることが好ましく、例えば、取り扱いの簡便さの観点から、紫外線であることが好ましい。紫外線の光源の例には、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ArFエキシマレーザ、KrFエキシマレーザ、エキシマランプおよびシンクロトロン放射光の発生装置が含まれる。紫外線は、例えば、波長が400nm以下の紫外線である。
電子線の照射源の例には、コックロフトワルトン型、バンデグラフ型、共振変圧型、絶縁コア変圧器型、直線型、ダイナミトロン型、高周波型などの各種電子線加速器が含まれる。電子線の例には、50〜1000keV、好ましくは100〜300keV、のエネルギーを有する電子線が含まれる。
活性光線の照射時間は、液膜の硬化効率や作業効率などの観点から適宜調整されうる。上記照射時間は、0.5秒間から5分間であることが好ましく、3秒間から2分間であることがより好ましい。
上記活性光線の照射における雰囲気中の酸素の濃度は、形成された表面層16の酸化を防止する観点から、5体積%以下であることが好ましく、1体積%以下であることがより好ましい。上記酸素濃度は、当該雰囲気中へ窒素ガスなどの他のガスを供給することによって調整される。酸素濃度は、雰囲気ガス管理用酸素濃度計OX100(横河電機株式会社製)で測定することが可能である。
以上の製造方法により、本実施の形態に係る中間転写ベルト10は製造されうる。中間転写ベルト10の表面層16は、(メタ)アクリロイル基を有するラジカル重合性モノマーと、光重合開始剤と、ラジカル重合性官能基(本実施の形態では、(メタ)アクリロイル基)を有する表面処理金属酸化物粒子とを含むラジカル重合性組成物の重合硬化物で構成されている。これにより、中間転写ベルトに要求される硬度と可撓性とを両立することができる。
また、当該ラジカル重合性組成物に含まれる光重合開始剤は、カルバゾール構造を有するオキシムエステル系の光重合開始剤である。当該光重合開始剤は、高い吸光係数を有するため、ラジカル重合性組成物におけるラジカル重合性官能基の反応性を高めることができる。このため、ラジカル重合性組成物の重合硬化物において、光重合開始剤から生成される、カルバゾール構造を有さない第2ラジカルの未反応成分に由来する残留物質の量を低減することができる。詳細については後述するが、当該残留物質の量を低減することにより、中間転写ベルト10のクリーニング性を高め、表面層16の耐摩耗性を高めることができる。光重合開始剤の反応性を高め、中間転写ベルト10のクリーニング性を高める観点から、光重合開始剤のカルバゾール構造の7位の置換基がニトロ基であること、および重合促進剤として作用する第三級アミンがラジカル重合性組成物に含有されることは、好ましい。
以上のとおり、本実施の形態に係る中間転写ベルト10では、表面層16の高い耐摩耗性によって、高い耐久性が実現されうる。このため、中間転写ベルト10は、複写機やプリンター、ファクシミリなどの電子写真方式の画像形成装置における中間転写ベルトとして好適に用いられる。
[画像形成装置]
本実施の形態に係る画像形成装置は、感光体に形成されたトナー画像を記録媒体に転写するための中間転写ベルトと、弾性を有し、当該中間転写ベルトに当接して当該中間転写ベルト上の付着物を除去するためのクリーニング部材と、を有する。ここで、記録媒体の例には、薄紙および厚紙を含む普通紙と、アート紙およびコート紙を含む印刷用紙と、和紙と、はがき用紙と、OHP用のプラスチックフィルムと、布と、を含む。
本実施の形態に係る画像形成装置は、本実施の形態に係る中間転写ベルト10を有する以外は、中間転写ベルトを有する公知の画像形成装置と同様に構成されうる。本実施の形態に係る画像形成装置は、例えば、感光体と、感光体を帯電させる帯電装置と、帯電した感光体に光を照射して静電潜像を形成する露光装置と、静電潜像が形成された感光体にトナーを供給して静電潜像に応じたトナー画像を形成する現像装置と、静電潜像に形成されたトナー画像を記録媒体に転写するための中間転写ベルトを含む転写装置と、トナー画像を記録媒体に定着させる定着装置と、中間転写ベルト上の付着物を除去するためのクリーニング装置と、を有する。「トナー画像」とは、トナーが画像状に集合した状態をいう。
図2は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成を概略的に示す図である。図2に示されるように、画像形成装置1は、画像読取部110、画像処理部30、画像形成部40、用紙搬送部50および定着装置60を有する。
画像形成部40は、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の各色トナーによる画像を形成する画像形成ユニット41Y、41M、41Cおよび41Kを有する。これらは、収容されるトナー以外はいずれも同じ構成を有するので、以後、色を表す記号を省略することがある。画像形成部40は、さらに、中間転写ユニット42および二次転写ユニット43を有する。これらは、転写装置に相当する。
画像形成ユニット41は、露光装置411、現像装置412、感光体ドラム413、帯電装置414、およびドラムクリーニング装置415を有する。感光体ドラム413は、例えば負帯電型の有機感光体である。感光体ドラム413の表面は、光導電性を有する。感光体ドラム413は、感光体に相当する。帯電装置414は、例えばコロナ帯電器である。帯電装置414は、帯電ローラーや帯電ブラシ、帯電ブレードなどの接触帯電部材を感光体ドラム413に接触させて帯電させる接触帯電装置であってもよい。露光装置411は、例えば半導体レーザーで構成される。現像装置412は、例えば二成分現像方式の現像装置である。
中間転写ユニット42は、前述の中間転写ベルト10、中間転写ベルト10を感光体ドラム413に圧接させる一次転写ローラー422、バックアップローラー423Aを含む複数の支持ローラー423、およびクリーニング部材426Aを含むベルトクリーニング装置426を有する。中間転写ベルト10は、複数の支持ローラー423にループ状に張架される。複数の支持ローラー423のうちの少なくとも一つの駆動ローラーが回転することにより、中間転写ベルト10は矢印A方向に一定速度で走行する。
二次転写ユニット43は、無端状の二次転写ベルト432、および二次転写ローラー431Aを含む複数の支持ローラー431を有する。二次転写ベルト432は、二次転写ローラー431Aおよび支持ローラー431によってループ状に張架される。
定着装置60は、定着ローラー62と、定着ローラー62の外周面を覆い、用紙S上のトナー画像を構成するトナーを加熱、融解するための無端状の発熱ベルト63と、用紙Sを定着ローラー62および発熱ベルト63に向けて押圧する加圧ローラー64と、を有する。用紙Sは、記録媒体に相当する。
画像形成装置1は、さらに、画像読取部110、画像処理部30および用紙搬送部50を有する。画像読取部110は、給紙装置111およびスキャナー112を有する。用紙搬送部50は、給紙部51、排紙部52、および搬送経路部53を有する。給紙部51を構成する三つの給紙トレイユニット51a〜51cには、坪量やサイズなどに基づいて識別された用紙S(規格用紙、特殊用紙)が予め設定された種類ごとに収容される。搬送経路部53は、レジストローラー対53aなどの複数の搬送ローラー対を有する。
以下、画像形成装置1による画像の形成を説明する。
スキャナー112は、コンタクトガラス上の原稿Dを光学的に走査して読み取る。原稿Dからの反射光がCCDセンサー112aにより読み取られ、入力画像データとなる。入力画像データは、画像処理部30において所定の画像処理が施され、露光装置411に送られる。
感光体ドラム413は一定の周速度で回転する。帯電装置414は、感光体ドラム413の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置411は、各色成分の入力画像データに対応するレーザー光を感光体ドラム413に照射する。こうして感光体ドラム413の表面には、静電潜像が形成される。現像装置412は、感光体ドラム413の表面にトナーを付着させることにより静電潜像が可視化される。こうして感光体ドラム413の表面に、静電潜像に応じたトナー画像が形成される。
感光体ドラム413の表面のトナー画像は、中間転写ユニット42によって中間転写ベルト10に転写される。転写後に感光体ドラム413の表面に残存する転写残トナーは、感光体ドラム413の表面に摺接されるドラムクリーニングブレードを有するドラムクリーニング装置415によって除去される。
一次転写ローラー422によって中間転写ベルト10が感光体ドラム413に圧接することにより、感光体ドラム413と中間転写ベルト10とによって、一次転写ニップが感光体ドラムごとに形成される。当該一次転写ニップにおいて、各色のトナー画像が中間転写ベルト10に順次重なって転写される。
一方、二次転写ローラー431Aは、中間転写ベルト10および二次転写ベルト432を介して、バックアップローラー423Aに圧接される。それにより、中間転写ベルト10と二次転写ベルト432とによって、二次転写ニップが形成される。当該二次転写ニップを用紙Sが通過する。用紙Sは、用紙搬送部50によって二次転写ニップへ搬送される。用紙Sの傾きの補正および搬送のタイミングの調整は、レジストローラー対53aが配設されたレジストローラー部により行われる。
上記二次転写ニップに用紙Sが搬送されると、二次転写ローラー431Aへ転写バイアスが印加される。この転写バイアスの印加によって、中間転写ベルト10に担持されているトナー画像が用紙Sに転写される。トナー画像が転写された用紙Sは、二次転写ベルト432によって、定着装置60に向けて搬送される。
定着装置60は、発熱ベルト63と加圧ローラー64とによって、定着ニップを形成し、搬送されてきた用紙Sを当該定着ニップ部で加熱、加圧する。こうしてトナー画像が用紙Sに定着する。トナー像が定着された用紙Sは、排紙ローラー52aを備えた排紙部52により機外に排紙される。
ベルトクリーニング装置426は、弾性を有するクリーニング部材426Aを含む。クリーニング部材426Aは、中間転写ベルト10の表面に当接して中間転写ベルト10上の付着物を除去する。本実施の形態では、クリーニング部材426Aは、クリーニングブレードである。クリーニング部材426Aは、中間転写ベルト10の表面に摺接して、二次転写後に中間転写ベルト10の表面に残存する転写残トナーを除去する。
中間転写ベルト10が感光体ドラム413に圧接すると、中間転写ベルト10の表面層16は、感光体ドラム413の表面に密着する。こうして、中間転写ベルト10は、感光体ドラム413に密着する。中間転写ベルト10がバックアップローラー423Aに押圧されている用紙Sに圧接したときも、中間転写ベルト10の表面は、同様に用紙Sに密着する。このように、中間転写ベルト10は、感光体ドラム413および用紙Sへの接触性に優れる。
本実施の形態に係る中間転写ベルト10の表面層16は、(メタ)アクリロイル基を有するラジカル重合性モノマーと、カルバゾール構造を有するオキシムエステル系の光重合開始剤と、表面処理金属酸化物粒子とを含むラジカル重合性組成物の重合硬化物で構成されている。すなわち、本実施の形態に係る中間転写ベルト10の表面層16には、光重合開始剤由来の残留物質として、カルバゾール化合物が含まれている。カルバゾール構造は、嵩高い分子構造を有するため、当該残留物質は、表面層16を構成する分子鎖の隙間を移動することができず、当該残留物質が表面層16の表面に到達できないと推定される。さらに、カルバゾール構造を有する光重合開始剤は、高い吸光係数を有するため、ラジカル重合反応における反応性が高い。このため、カルバゾール構造を有さない第2ラジカルの未反応成分に由来する、小さい分子の残留物質の量が低減される。したがって、本実施の形態に係る中間転写ベルト10では、表面層16の表面に存在する、光重合開始剤由来の残留物質の量が低減される。当該残留物質は、クリーニング部材に対する表面層の摩擦力を高めると考えられるため、表面層16の表面における上記残留物質の量を低減させることは、クリーニング部材に対する表面層16の摩擦力を低減させることを意味する。このように、本実施の形態に係る中間転写ベルト10は、耐久性(耐摩耗性)に優れる。また、中間転写ベルト10を有する画像形成装置10は、クリーニング不良が発生し難く、高品質の画像を長期にわたって安定して形成することができる。
これに対して、表面層が、カルバゾール構造を有さない光重合開始剤を含むラジカル重合性組成物の重合硬化物で構成された従来の中間転写ベルトにおいて、光重合開始剤としては、光重合開始剤由来の残留物質の大きさが小さいものが使用されている。したがって、従来の中間転写ベルトの表面層における光重合開始剤由来の残留物質は、表面層を構成する分子鎖の隙間を移動できると考えられる。このため、従来の中間転写ベルトでは、上記残留物質が、表面層の表面に到達することができる。上記残留物質は、画像形成装置におけるクリーニング部材との親和性が高いため、上記残留物質が表面層の表面に存在すると、クリーニング部材に対する表面層の摩擦力が大きくなってしまう。これにより、従来の中間転写ベルトを有する画像形成装置では、クリーニング部材に対する表面層の大きい摩擦力によって、クリーニング部材が変形したり、顕著に摩耗したりして、クリーニング不良が発生することがある。
以上の説明から明らかなように、本実施の形態に係る中間転写ベルトは、基材層と、前記基材層上に配置されている表面層とを有する無端状の中間転写ベルトであって、前記表面層は、ラジカル重合性官能基を有するラジカル重合性モノマーと、カルバゾール構造を有するオキシムエステル系の光重合開始剤と、表面処理金属酸化物粒子と、を含むラジカル重合性組成物の重合硬化物で構成されており、前記ラジカル重合性官能基は、アクリロイル基およびメタクリロイル基の一方または両方であり、前記表面処理金属酸化物粒子は、金属酸化物粒子と、前記金属酸化物粒子の表面に担持されている被担持物質とを有する。
また、本実施の形態に係る中間転写ベルトの製造方法は、基材層と、前記基材層上に配置されている表面層とを有する無端状の中間転写ベルトの製造方法であって、アクリロイル基およびメタクリロイル基の一方または両方を有するラジカル重合性モノマーと、光重合開始剤と、被担持物質を担持している金属酸化物粒子である表面処理金属酸化物粒子と、を含むラジカル重合性組成物を前記基材層上に塗布して、前記基材層上に前記ラジカル重合性組成物の塗膜を形成する工程と、前記塗膜に活性光線を照射して前記ラジカル重合性モノマーを重合させて、前記表面層を形成する工程と、を含み、前記光重合開始剤として、カルバゾール構造を有するオキシムエステル系の光重合開始剤を用いる。
したがって、本実施の形態に係る中間転写ベルトは、クリーニングブレードに対する表面層の摩擦力を低減させることができ、耐摩耗性(耐久性)に優れる。
本実施の形態に係る画像形成装置は、感光体に形成されたトナー画像を記録媒体に転写するための中間転写ベルトと、弾性を有し、前記中間転写ベルトに当接して前記中間転写ベルト上の付着物を除去するためのクリーニング部材と、を有する画像形成装置であり、本実施の形態に係る中間転写ベルトを有する。したがって、クリーニング不良の発生を抑制しうるため、高品質の画像を長期にわたって安定して形成することができる画像形成装置を提供することができる。
また、光重合開始剤が、上記一般式(1)で表される化合物であることは、クリーニング性および耐摩耗性(耐久性)の観点から、より一層効果的である。
また、重合硬化物が、第三級アミンを含むことは、クリーニング性および耐摩耗性(耐久性)の観点から、より一層効果的である。
また、前記ラジカル重合性モノマーは、a個のアルキレンオキサイド構造と、b個の前記ラジカル重合性官能基とを有し、前記アルキレンオキサイド構造は、炭素原子数が2以上のアルキレン基を含み、前記aおよび前記bは、いずれも正の整数であり、かつ下記式(1)および(2)を満足するは、保護層の硬度および耐摩耗性(耐久性)の観点から、より一層効果的ある。
a/b≦5 (1)
b≧3 (2)
また、前記aおよび前記bが、下記式(3)をさらに満足することは、クリーニング性および転写機能の観点から、より一層効果的である。
a/b≦3 (3)
前記アルキレン基の炭素原子数が、独立して2〜5であることは、保護層の耐久性およびラジカル重合性モノマーの反応性を高める観点から、より一層効果的である。
前記被担持物質が、ラジカル重合性官能基を有することは、表面層の柔軟性、クリーニング性および転写機能の観点から、より一層効果的である。
以下、本発明について、実施例を参照してさらに具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されない。下記実施例において、特記しない限り、各操作は、室温(25℃)かつ相対湿度40〜50%の環境下で行われたものとする。
[基材層]
(基材層1の作製)
まず、下記成分を下記の量で単軸押出機に投入し、溶融混練させて樹脂混合物1を得た。
ポリフェニレンサルファイド 100質量部
カーボンブラック 16質量部
エチレングリシジルメタクリレート−アクリロニトリルスチレン 1質量部
モンタン酸カルシウム 0.2質量部
樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド(PSS)(E2180;東レ株式会社製)を使用し、導電性フィラーとしては、カーボンブラック(#3030B;三菱化学株式会社製)を使用し、分散剤としては、エチレングリシジルメタクリレート−アクリロニトリルスチレン(EGMA−AS)共重合体(モディパーA4400;日油株式会社製、「モディパー」は、同社の登録商標)を使用し、滑材としては、モンタン酸カルシウム(CS−8CP;日東化成工業株式会社製)を使用した。
次いで、単軸押出機の先端に、無端ベルト形状の吐出口(スリット)を有する環状ダイスを取り付け、当該吐出口から、得られた樹脂混合物1を押し出した。当該吐出口から押し出された無端ベルト状の樹脂混合物を、吐出先に設けられた円筒形状の冷却筒により、冷却して固化した。これにより、厚さ120μmでシームレス円筒形状の基材層1を作製した。
(基材層2の作製)
まず、下記成分を下記の量で混合させて樹脂混合物2を得た。
ポリアミドイミド 100質量部
カーボンブラック 23質量部
樹脂としては、ポリアミドイミド(PAI)(バイロマックス HR16NN;東洋紡株式会社製、「バイロマックス」は、同社の登録商標)を使用し、導電性フィラーとしては、酸化処理カーボンブラック(SPECIAL BLACK4;Degussa社製、pH3.0、揮発分:14.0%)を使用した。
次いで、樹脂混合物2を2分割し、衝突型分散機「GeanusPY」(ジーナス社製)を用い、圧力200MPa、最小面積1.4mmで衝突させた。再度、2分割するための経路を5回通過させて混合し、カーボンブラック入りポリアミドイミド樹脂溶液を得た。カーボンブラック入りポリアミドイミド樹脂溶液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。さらに250rpmで回転させながら、金型の外側より60℃の熱風を30分間当てた後、150℃にて60分間加熱した。その後、250℃まで2℃/分の昇温速度で昇温し、さらに250℃で60分加熱した。その後室温に戻し、金型から剥離し、厚さ120μmでシームレス円筒状の樹脂基材層2を作製した。
(基材層3の作製)
ポリフェニレンサルファイド(PPS)に代えて、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)(VICTREX PEEK381G;ビクトレックス社製、「VICTREX」は、同社の登録商標)を用いたこと以外は、基材層1と同様にして基材層3を作製した。
(基材層4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(ユーワニスS;宇部興産社製、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樹脂混合物3を調製した。
次いで、樹脂混合物3を2分割し、衝突型分散機「GeanusPY」(ジーナス社製)を用い、圧力200MPa、最小面積1.4mmで衝突させた。再度、2分割するための経路を5回通過させて混合し、カーボンブラック入りポリアミド酸溶液を得た。カーボンブラック入りポリアミド酸溶液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。さらに250rpmで回転させながら、金型の外側より60℃の熱風を30分間当てた後、150℃にて60分間加熱した。その後、360℃まで2℃/分の昇温速度で昇温し、さらに360℃で30分加熱して溶媒の除去、脱水閉環水の除去、およびイミド転化反応の完結を行った。最後に、室温に戻し、金型から剥離し、厚さ120μmでシームレス円筒状の基材層4を作製した。
[金属酸化物粒子]
(金属酸化物粒子1の作製)
まず、下記成分を下記の量で混合し、湿式メディア分散型装置を使用して分散した後に、溶媒を除去し、150℃で30分間乾燥することで、表面処理された金属酸化物微粒子1を作製した。
酸化スズ粒子 100質量部
8−メタクリロキシオクチルトリメトキシシラン 15質量部
トルエン/イソプロピルアルコール 400質量部
金属酸化物粒子としては、平均粒子径21nmの酸化スズ(SnO)粒子(Nanotek SnO;CIKナノテック株式会社製、「Nanotek」は、同社の登録商標)を使用し、表面処理剤(被担持物質)としては、8−メタクリロキシオクチルトリメトキシシラン(KBM−5803;信越化学工業株式会社製)を使用し、溶媒としては、トルエンおよびイソプロピルアルコールの混合溶媒(トルエン:イソプロピルアルコール=1:1(質量比))を使用した。
(金属酸化物粒子2〜7の作製)
表1に示すように、金属酸化物粒子および表面処理剤の一方または両方を変更したこと以外は、表面処理金属酸化物微粒子1の作製と同様にして、表面処理金属酸化物微粒子2〜6を作製した。また、表面処理を行っていない上記酸化スズ粒子を金属酸化物粒子7とした。
金属酸化物粒子としては、平均粒子径34nmのアルミナ(Al)粒子(Nanotek Al;CIKナノテック株式会社製)、または平均粒子径30nmのシリカ(SiO)粒子(AEROSIL50;「AEROSIL」は、エボニックデグサゲーエムベーハー社の登録商標)をさらに使用した。表面処理剤としては、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン(KBM−5103;信越化学工業株式会社製)または、メチルハイドロジェンポリシロキサン(KF−9901;信越化学工業株式会社製)をさらに使用した。
各金属酸化物粒子について、金属酸化物粒子No.と、金属酸化物粒子の金属酸化物の種類と、表面処理剤の種類とを表1に示す。
Figure 2018055052
[光重合開始剤]
(光重合開始剤1の合成)
1)ステップ1
まず、窒素雰囲気下において、10.4g(78mmоl)の塩化アルミニウムと、33.0gのジクロロエタンとを仕込み、氷冷下において、36mmоlのアセチルクロライドを加えた。次いで、30mmоlの6−ニトロ−9−エチル−9H−カルバゾールおよび33.0gの二塩化エタンをさらに滴下し、5℃で30分間撹拌した。次いで、反応液を氷水に入れて油水分離を行った。次いで、溶媒を除去することで、アシル化合物1を得た。
2)ステップ2
次いで、窒素雰囲気下において、20mmоlのアシル化合物1と、2.1g(30mmоl)の塩酸ヒドロキシルアミンと、16.9gのジメチルホルムアミド(DMF)とを仕込み、80℃で1時間撹拌した。次いで、反応液を氷水に入れて油水分離を行った。次いで、溶媒を除去した後、残渣に25.4gの酢酸ブチルを加え、次いで、2.45g(24mmоl)の無水酢酸をさらに加え、90℃で1時間撹拌した後、室温まで冷却した。最後に、5%水酸化ナトリウム水溶液で反応液を中和し、油水分離を行い、溶媒を除去し、酢酸エチルを溶媒として再結晶を行うことで、光重合開始剤1を得た。
(光重合開始剤2の合成)
6−ニトロ−9−エチル−9H−カルバゾールの代わりに6−ニトロ−9−プロピル−9H−カルバゾールを使用したこと以外は、光重合開始剤1と同様の方法により光重合開始剤2を得た。
(光重合開始剤3の合成)
1)ステップ1
まず、窒素雰囲気下において、15.0g(75mmоl)の9−エチル−9H−カルバゾールを、100gの脱水したジクロロエタンに加え、溶解させた。次いで、氷冷下において、10.6g(79mmоl)の塩化アルミニウムをさらに加え、次いで、75mmоlのベンゾクロライドを、5℃以下でゆっくり滴下した。次いで、常温で5時間撹拌し、0℃以下とした後、10.6g(79mmоl)の塩化アルミニウムを加えた。次いで、75mmоlのアセチルクロライドを5℃以下でゆっくり滴下した。次いで、常温(20℃)で3時間撹拌した後、0℃以下とした状態で、100mLの氷水に反応液をゆっくり加え、1時間撹拌し、油水分離を行った。最後に、回転蒸発器で溶媒を除去し、酢酸エチルおよびジクロロエタンを溶媒として精製を行うことで、アシル化合物2を得た。
2)ステップ2
次いで、9.0gのアシル化合物2を、35mLのエタノールおよび6mLの蒸留水の混合液に添加した。当該混合液に1.6gの塩酸ヒドロキシルアミンおよび3.2gの酢酸ナトリウムをさらに添加した。次いで、反応溶液を7時間、還流させた後、約10℃の蒸留水を加えて沈殿物を得た。この沈殿物をろ過し、蒸留水で洗浄した。最後に、蒸留水で洗浄した沈殿物を、エタノールでさらに洗浄した後、乾燥させることでアシル化合物3を得た。
3)ステップ3
次いで、0℃、窒素雰囲気下において、7.5gのアシル化合物3と、1.6gのトリエチルアミンとを、50mLのジクロロエタンに加え、5mLのメチレンクロライドに1.3gのアセチルクロライドを溶解させた溶液を、さらにゆっくりと加えた。次いで、反応液を10℃で3時間撹拌した後、反応溶液に水を数回添加して有機層を洗浄した。次いで、減圧蒸留により得られた固体化合物を、50mLのアセトニトリルおよび50mLのジクロロエタンの混合液に添加し、1時間還流させた後、0℃で3時間放置した。最後に、ろ過することによって、光重合開始剤3を得た。
(光重合開始剤4の合成)
ステップ1において、アセチルクロライドの代わりにプロピオニルクロライドを使用したことを除いて、光重合開始剤3と同様の方法により、光重合開始剤4を合成した。
(光重合開始剤5の合成)
ステップ1において、ベンゾイルクロライドの代わりに2−メチルベンゾイルクロライドを使用したことを除いて、光重合開始剤3と同様の方法により、光重合開始剤5を合成した。
(光重合開始剤6の合成)
ステップ1において、ベンゾイルクロライドの代わりに2,4,6−トリメチルベンゾイルクロライドを使用したことを除いて、光重合開始剤3と同様の方法により、光重合開始剤6を合成した。
(光重合開始剤7の合成)
ステップ1において、ベンゾイルクロライドの代わりに2−チオニルクロライドを使用したことを除いて、光重合開始剤3と同様の方法により、光重合開始剤7を合成した。
(光重合開始剤8の合成)
ステップ1において、アセチルクロライドの代わりに4−ニトロベンゾイルクロライドを使用したことを除いて、光重合開始剤5と同様の方法により、光重合開始剤8を合成した。
(光重合開始剤9の合成)
ステップ1において、2−メチルベンゾイルクロライドの代わりに2−チオニルベンゾイルクロライドを使用したことを除いて、光重合開始剤8と同様の方法により、光重合開始剤9を合成した。
[中間転写ベルト1の作製]
下記成分を下記量で固形分濃度が20体積%となるようにメチルイソブチルケトン(MIBK)中に溶解、分散させて希釈液を調製して、ラジカル重合性組成物である表面層形成用塗布液1を調製した。
エトキシ化(12)DPHA 75体積部
金属酸化物粒子1 25体積部
光重合開始剤1 4体積部
第三級アミン1 1体積部
ラジカル重合性モノマーとしては、エトキシ化(12)ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(エトキシ化(12)DPHA)(DPEA−12;日本化薬株式会社製)を使用し、第三級アミンとしては、P−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル(KAYACURE EPA;日本化薬株式会社製、「KAYACURE」は、同社の登録商標)を使用した。
次いで、基材層1の外周面上に、浸漬塗布法により、下記塗布条件で、乾燥膜厚が4μmとなるように表面層形成用塗布液1を塗布して塗膜を形成した。前記塗膜に活性エネルギー線として紫外線を、下記の照射条件で照射することにより、塗膜を硬化して表面層を形成し、中間転写ベルト1を作製した。なお、上記塗膜への紫外線の照射は、光源を固定し、外周面上に塗膜が形成された樹脂基材層を周速度60mm/秒で回転させながら行った。
(塗布条件)
塗布液供給量:1L/分
引き上げ速度:10mm/秒
(照射条件)
光源の種類:365nm LED光源(SPX−TA;レボックス社製)
照射口から塗膜の表面までの距離:100mm
雰囲気:窒素
照射光量:1J/cm
放射照度:150mW/cm
照射時間(基材層を回転させている時間):240秒間
[中間転写ベルト2〜4の作製]
表2に示すように、光重合開始剤の種類を変更した以外は、中間転写ベルト1と同様の方法により、中間転写ベルト2〜4をそれぞれ作製した。
[中間転写ベルト5の作製]
表2、4に示すように、基材層の樹脂の種類と、光重合開始剤の種類と、ラジカル重合性モノマーの種類とを変更した以外は、中間転写ベルト1と同様の方法により、中間転写ベルト5を作製した。ラジカル重合性モノマーとしては、エトキシ化(12)ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート(エトキシ化(12)DPHMA)(M−DPH−12E;新中村化学工業株式会社製)を使用した。
[中間転写ベルト6、7の作製]
表2、4に示すように、光重合開始剤の種類と、ラジカル重合性モノマーの種類とを変更した以外は、中間転写ベルト1と同様の方法により、中間転写ベルト6、7をそれぞれ作製した。中間転写ベルト6の作製時において、ラジカル重合性モノマーとしては、エトキシ化(3)トリメチロールプロパントリアクリレート(エトキシ化(3)TMPTA)(KAYARAD TPA−330;日本化薬株式会社製)を使用した。中間転写ベルト7の作製時において、ラジカル重合性モノマーとしては、エトキシ化(8)ペンタエリスリトールテトラアクリレート(エトキシ化(8)PETTA)(ATM−8EL;新中村化学工業株式会社製)を使用した。
[中間転写ベルト8の作製]
表2に示すように、基材層の樹脂の種類と、ラジカル重合性モノマーの含有量とを変更した以外は、中間転写ベルト4と同様の方法により、中間転写ベルト8を作製した。
[中間転写ベルト9の作製]
表2に示すように、第三級アミンを添加しなかったことと、ラジカル重合性モノマーの含有量を変更したこと以外は、中間転写ベルト4と同様の方法により、中間転写ベルト9を作製した。
[中間転写ベルト10の作製]
表2、4に示すように、金属酸化物粒子の種類と、ラジカル重合性モノマーの種類とを変更した以外は、中間転写ベルト4と同様の方法により、中間転写ベルト10を作製した。ラジカル重合性モノマーとしては、カプロラクトン変性(6)DPHA(KAYARAD DPCA−60;日本化薬株式会社製)を使用した。
[中間転写ベルト11の作製]
表2に示すように、基材層の樹脂の種類と、金属酸化物粒子の種類と、ラジカル重合性モノマーの含有量とを変更した以外は、中間転写ベルト9と同様の方法により、中間転写ベルト11を作製した。
[中間転写ベルト12の作製]
表2に示すように、第三級アミンの種類と、金属酸化物粒子の種類とを変更した以外は、中間転写ベルト1と同様の方法により、中間転写ベルト12を作製した。第三級アミンとしては、4’−ジメチルアミノアセトフェノン(東京化成工業株式会社社製)を使用した。
[中間転写ベルト13の作製]
表2に示すように、第三級アミンを添加しなかったことと、金属酸化物粒子の種類を変更した以外は、中間転写ベルト1と同様の方法により、中間転写ベルト13を作製した。
[中間転写ベルト14の作製]
表2に示すように、第三級アミンを添加しなかったこと以外は、中間転写ベルト1と同様の方法により、中間転写ベルト14を作製した。
[中間転写ベルト15の作製]
表2に示すように、金属酸化物粒子の種類を変更した以外は、中間転写ベルト4と同様の方法により、中間転写ベルト15を作製した。
[中間転写ベルト16の作製]
表2、4に示すように、光重合開始剤の種類と、重合性モノマーの種類とを変更した以外は、中間転写ベルト5と同様の方法により、中間転写ベルト16を作製した。ラジカル重合性モノマーとしては、エトキシ化(35)PETTA(TM−35E;新中村化学工業株式会社製)を使用した。
[中間転写ベルト17の作製]
表2、4に示すように、金属酸化物粒子の含有量と、重合性モノマーの種類および含有量とを変更した以外は、中間転写ベルト8と同様の方法により、中間転写ベルト17を作製した。ラジカル重合性モノマーとしては、エトキシ化(15)トリメチロールプロパントリアクリレート(エトキシ化(15)TMPTA)(SR9035;サートマー社製)を使用した。
[中間転写ベルト18の作製]
表2、4に示すように、重合性モノマーの種類を変更した以外は、中間転写ベルト4と同様の方法により、中間転写ベルト18を作製した。ラジカル重合性モノマーとしては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)(KAYARAD DPHA;日本化薬株式会社製)およびポリエチレングリコール(PEG)ジアクリレート(A−400;新中村化学工業株式会社製)を使用した。
[中間転写ベルトC1、C2の作製]
表3に示すように、光重合開始剤の種類を変更した以外は、中間転写ベルト1と同様の方法により、中間転写ベルトC1、C2をそれぞれ作製した。中間転写ベルトC1の作製時に使用した光重合開始剤C−1は、カルバゾール構造を有さないアシルフォスフィンオキサイド系の光重合開始剤(Irgacure819;BASF社製、「IRGACURE」は同社の登録商標)である。中間転写ベルトC2の作製時に使用した光重合開始剤C−2は、カルバゾール構造を有さないアルキルフェノン系の光重合開始剤(Irgacure379EG;BASF社製)である。
[中間転写ベルトC3の作製]
表3に示すように、金属酸化物粒子の種類を変更した以外は、中間転写ベルト1と同様の方法により、中間転写ベルトC3を作製した。
[中間転写ベルトC4の作製]
表3に示すように、金属酸化物粒子を添加しなかったこと以外は、中間転写ベルト1と同様の方法により、中間転写ベルトC4を作製した。
各中間転写ベルトについて、区分と、中間転写ベルトNo.と、基材層No.および基材層における樹脂の種類と、光重合開始剤No.および光重合開始剤の含有量と、第三級アミンNo.および第三級アミンの含有量と、金属酸化物粒子(MOP)No.および金属酸化物粒子の含有量と、ラジカル重合性モノマーの種類、含有量、官能基の当量とを、それぞれ表2、3に示す。実施例に係る各中間転写ベルトについては、表2に示し、比較例に係る各中間転写ベルトについては、表3に示す。また、各ラジカル重合性モノマーについて、化合物名、アルキレンオキサイド構造の個数(a)と、ラジカル重合性官能基の個数(b)、およびa/bをそれぞれ表4に示す。表2および表3において、「ベルトNo.」は中間転写ベルトNo.を意味する。
Figure 2018055052
Figure 2018055052
Figure 2018055052
[評価]
(1)クリーニング性
クリーニング性を評価するための装置として、中間転写ベルト1〜18およびC1〜C4を搭載可能な、フルカラー画像形成装置(bizhub C554;コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製(「bizhub」は、コニカミノルタ株式会社の登録商標)を準備した。そして、上記評価機に各中間転写ベルトを搭載し、下記耐久試験後におけるクリーニング性を評価した。
より具体的には、20℃かつ50%RHの環境下で、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(K)の各色の印字率が2.5%の画像を、中性紙に60万枚印刷する耐久試験を行った。当該耐久試験後にシアン(C)の印字率が100%(ベタ画像)の画像を、中性紙に100枚印刷した後に、イエロー(Y)の印字率が100%(ベタ画像)の画像を、1)20℃かつ50%RH、2)10℃かつ15%RH、および3)30℃かつ80%RHの環境下で印刷し、下記の評価基準に基づいてクリーニング性を評価した。評価結果が「◎」、「○」および「△」の場合に合格と判断した。
(評価基準)
◎:すべての環境下において、印刷された画像に汚れが全く発生しなかった。
○:20℃かつ50%RHの環境下においては汚れが全く発生しなかったが、10℃かつ15%RHの環境下と、30℃かつ80%RHの環境下とのうち、いずれかの環境下において、スジ状の汚れが発生した。
△:20℃かつ50%RHの環境下において、スジ状の汚れが軽微に発生したが、イエロー(Y)の印字率が100%の画像をさらに印刷したときに、印刷枚数が10枚以内で当該汚れが消滅した。
×:20℃かつ50%RHの環境下において、帯状の汚れが明らかに発生した。
(2)転写率
転写率を評価するための装置として、中間転写体1〜18およびC1〜C4を搭載可能な、フルカラー画像形成装置(bizhub;コニカミノルタ株式会社製(「bizhub」は、同社の登録商標) PRESS C8000)を準備した。そして、上記評価機に各中間転写体を搭載し、前述した耐久試験前後の転写率を求めた。
より具体的には、20℃かつ50%RHの環境下で、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(K)の各色の印字率が2.5%の画像を、中性紙に60万枚印刷する耐久試験を行った。当該耐久試験開始直後と耐久試験後とのそれぞれにおいて、二次転写前の中間転写ベルト上のトナーの重量A(g)と二次転写後の中間転写ベルト上の転写残トナーの重量B(g)とを測定し、下記式(1)から転写率(%)を算出した。重量Aは、吸引装置を用いて、一次転写後であって二次転写前の中間転写ベルトの表面の所定の面積の領域(10mm×50mmを三点)のトナーを採取した結果から求めた。重量Bは、二次転写後の中間転写ベルト上の転写残トナーをブッカーテープにより採取し、当該ブッカーテープを白色用紙に貼り付けた後、当該白色用紙を分光測色計(CM−2002;コニカミノルタセンシング株式会社製)を用いて測色し、予め検量していたトナー重量と測色値の関係から決定した。評価結果が「◎」、「○」および「△」の場合を合格と判断した。
転写率(%)={1−(B/A)}×100 (1)
(評価基準)
◎:転写率が98%以上
○:転写率が95%以上98%未満
△:転写率が90%以上95%未満
×:転写率が90%未満
各中間転写ベルトについて、区分、中間転写ベルトNo.、クリーニング性の評価結果、および転写率の評価結果を表5に示す。表5において、「ベルトNo.」は中間転写ベルトNo.を意味する。
Figure 2018055052
表5から明らかなように、実施例に係る中間転写ベルト1〜18については、いずれも、クリーニング性および転写率が優れていた。これは、表面層がラジカル重合性官能基を有するラジカル重合性モノマーと、カルバゾール構造を有するオキシムエステル系の光重合開始剤と、表面処理金属酸化物粒子と、を含むラジカル重合性組成物の重合硬化物で構成されているためと考えられる。
特に、中間転写ベルト1については、中間転写ベルト14と比較して、クリーニング性がより優れていた。これは、表面層が第三級アミンを含有するラジカル重合性組成物の重合硬化物で構成されているためと考えられる。
一方、比較例に係る中間転写ベルトC1〜C4については、いずれも、クリーニング性および転写率の一方または両方が不十分であった。これは、中間転写ベルトC1、C2については、表面層が、カルバゾール構造を有さない光重合開始剤を含むラジカル重合性組成物の重合硬化物で構成されているためと考えられる。また、中間転写ベルトC3については、表面層が、表面処理されていない金属酸化物粒子を含むラジカル重合性組成物の重合硬化物で構成されているためと考えられる。さらに、中間転写ベルトC4については、表面層が、金属酸化物粒子を含まないラジカル重合性組成物の重合硬化物で構成されているためと考えられる。
本発明によれば、クリーニング性および耐久性の両方に優れる中間転写ベルトを提供することができ、長期にわたり転写不良が生じない画像形成装置を提供することができる。
1 画像形成装置
10 中間転写ベルト
12 基材層
16 表面層
30 画像処理部
40 画像形成部
41Y、41M、41C、41K 画像形成ユニット
42 中間転写ユニット
43 二次転写ユニット
50 用紙搬送部
51 給紙部
51a、51b、51c 給紙トレイユニット
52 排紙部
52a 排紙ローラー
53 搬送経路部
53a レジストローラー対
60 定着装置
62 定着ローラー
63 発熱ベルト
64 加圧ローラー
110 画像読取部
111 給紙装置
112 スキャナー
112a CCDセンサー
411 露光装置
412 現像装置
413 感光体ドラム
414 帯電装置
415 ドラムクリーニング装置
422 一次転写ローラー
423、431 支持ローラー
423A バックアップローラー
426 ベルトクリーニング装置
426A クリーニング部材
431A 二次転写ローラー
432 二次転写ベルト
D 原稿
S 用紙

Claims (9)

  1. 基材層と、前記基材層上に配置されている表面層とを有する無端状の中間転写ベルトであって、
    前記表面層は、ラジカル重合性官能基を有するラジカル重合性モノマーと、カルバゾール構造を有するオキシムエステル系の光重合開始剤と、表面処理金属酸化物粒子と、を含むラジカル重合性組成物の重合硬化物で構成されており、
    前記ラジカル重合性官能基は、アクリロイル基およびメタクリロイル基の一方または両方であり、
    前記表面処理金属酸化物粒子は、金属酸化物粒子と、前記金属酸化物粒子の表面に担持されている被担持物質とを有する、
    中間転写ベルト。
  2. 前記光重合開始剤は、下記一般式(1)で表される化合物である、請求項1に記載の中間転写ベルト。
    Figure 2018055052
    [上記一般式(1)において、
    は、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数6〜30のアリール基、炭素原子数7〜30のアリールアルキル基またはシアノ基であり、前記Rで表されるアルキル基、アリール基およびアリールアルキル基の水素原子は、それぞれ独立に、−OR11、−COR11、−SR11、−NR1213、−NCOR12、−OCOR13、−CN、−NO、ハロゲン原子、−CR11=CR1213、または−CO−CR11=CR1213で置換されていてもよく、前記R11、前記R12および前記R13は、それぞれ、水素原子、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数6〜30のアリール基、炭素原子数7〜30のアリールアルキル基または炭素原子数2〜20の複素環基を表す。
    は、R21またはOR21であり、前記R21は、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数6〜30のアリール基または炭素原子数7〜30のアリールアルキル基であり、前記R21で表されるアルキル基、アリール基およびアリールアルキル基の水素原子は、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
    は、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数6〜30のアリール基または炭素原子数7〜30のアリールアルキル基である。
    前記R、前記R、前記R11、前記R12および前記R13で表される置換基のアルキレン部分は、不飽和結合、エーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合、チオエステル結合、アミド結合またはウレタン結合により1〜5回中断されていてもよく、前記置換基のアルキル部分は、分岐アルキルであってもよいし、環状アルキルであってもよく、前記置換基の末端は、不飽和結合であってもよく、前記Rは、前記カルバゾール構造のベンゼン環とともに環を形成していてもよく、
    Yは、ニトロ基または下記化学式(Y−1)〜(Y−19)のいずれか1つで表される置換基である。]
    Figure 2018055052
  3. 前記重合硬化物は、第三級アミンを含む、請求項1または2に記載の中間転写ベルト。
  4. 前記ラジカル重合性モノマーは、a個のアルキレンオキサイド構造と、b個の前記ラジカル重合性官能基とを有し、
    前記アルキレンオキサイド構造は、炭素原子数が2以上のアルキレン基を含み、
    前記aおよび前記bは、いずれも正の整数であり、かつ下記式(1)および(2)を満足する、
    請求項1〜3のいずれか一項に記載の中間転写ベルト。
    a/b≦5 (1)
    b≧3 (2)
  5. 前記aおよび前記bは、下記式(3)をさらに満足する、請求項4に記載の中間転写ベルト。
    a/b≦3 (3)
  6. 前記アルキレン基の炭素原子数は、独立して2〜5である、請求項4または5に記載の中間転写ベルト。
  7. 前記被担持物質は、ラジカル重合性官能基を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の中間転写ベルト。
  8. 感光体に形成されたトナー画像を記録媒体に転写するための中間転写ベルトと、弾性を有し、前記中間転写ベルトに当接して前記中間転写ベルト上の付着物を除去するためのクリーニング部材と、を有する画像形成装置において、
    前記中間転写ベルトは、請求項1〜7のいずれか一項に記載の中間転写ベルトである、
    画像形成装置。
  9. 基材層と、前記基材層上に配置されている表面層とを有する無端状の中間転写ベルトの製造方法であって、
    アクリロイル基およびメタクリロイル基の一方または両方を有するラジカル重合性モノマーと、光重合開始剤と、被担持物質を担持している金属酸化物粒子である表面処理金属酸化物粒子と、を含むラジカル重合性組成物を前記基材層上に塗布して、前記基材層上に前記ラジカル重合性組成物の塗膜を形成する工程と、
    前記塗膜に活性光線を照射して前記ラジカル重合性モノマーを重合させて、前記表面層を形成する工程と、
    を含み、
    前記光重合開始剤として、カルバゾール構造を有するオキシムエステル系の光重合開始剤を用いる、
    中間転写ベルトの製造方法。
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