JP2020194072A - 中間転写ベルト、これを含む画像形成装置およびこれを用いた画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記基材は、ポリイミド、ポリアミドイミドおよびポリエーテルイミドからなる群より選択される少なくとも1種の樹脂と、
アルミニウム、亜鉛、スズ、鉛、シリコン、ジルコニウムおよびチタンからなる群より選択される少なくとも1種の金属の酸化物による表面処理、ならびにカップリング剤による表面処理からなる群より選択される、少なくとも1種の表面処理が施された高誘電無機粒子と、
を含む、中間転写ベルト。
本発明の一形態は、基材を有し、前記基材は、ポリイミド、ポリアミドイミドおよびポリエーテルイミドからなる群より選択される少なくとも1種の樹脂と、アルミニウム、亜鉛、スズ、鉛、シリコン、ジルコニウムおよびチタンからなる群より選択される少なくとも1種の金属の酸化物による表面処理(以下、単に「金属酸化物表面処理」とも称する)、ならびにカップリング剤による表面処理(以下、単に「カップリング剤表面処理」とも称する)からなる群より選択される、少なくとも1種の表面処理が施された高誘電無機粒子(以下、単に「表面処理高誘電無機粒子」とも称する)と、を含む、中間転写ベルトに関する。
(膜厚)
本発明の一形態に係る中間転写ベルトが有する基材は、単層構造であっても、2層以上の複層構造であってもよい。基材の形状は、好ましくは無端ベルト状である。基材の厚さは、特に制限されないが、機械的強度、画質、製造コストなどの観点から、好ましくは50〜250μmであり、より好ましくは50〜150μmであり、さらに好ましくは60〜100μmである。
本発明の一形態に係る中間転写ベルトが有する基材は、ポリイミド、ポリアミドイミドおよびポリエーテルイミドからなる群より選択される少なくとも1種の樹脂を含む。これらの樹脂は、基材に自己支持性を付与しつつ、中間転写ベルトの転写性および薄紙分離性を向上させる作用をする。
本発明の一形態に係る中間転写ベルトが有する基材は、アルミニウム、亜鉛、スズ、鉛、シリコン、ジルコニウムおよびチタンからなる群より選択される少なくとも1種の金属の酸化物による表面処理(金属酸化物表面処理)、ならびにカップリング剤による表面処理(カップリング剤表面処理)からなる群より選択される、少なくとも1種の表面処理が施された高誘電無機粒子(表面処理高誘電無機粒子)を含む。表面処理高誘電無機粒子は、中間転写ベルトの転写性および薄紙分離性を向上させる作用をする。
本発明の一形態に係る中間転写ベルトが有する基材は、導電剤をさらに含むことが好ましい。導電剤を添加することによって中間転写ベルトの抵抗値を転写により適した範囲に調整することができ、その結果、中間転写ベルトの転写性がより向上する。
本発明の一形態に係る中間転写ベルトが有する基材は、界面活性剤をさらに含むことが好ましい。界面活性剤は、基材中における表面処理高誘電無機粒子や導電剤をより均一に分散させるよう作用する。
本発明の一形態に係る中間転写ベルトが有する基材は、本発明の効果を損なわない限り、公知の基材に含有されうる他の成分をさらに含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、酸化防止剤、充填剤、滑剤、染料、有機顔料、無機顔料、可塑剤、レベリング剤、加工助剤、紫外線吸収剤、光安定剤、発泡剤、ワックス、結晶核剤、離型剤、加水分解防止剤、アンチブロッキング剤、帯電防止剤、ラジカル捕捉剤、防曇剤、防徽剤、イオントラップ剤、難燃剤、難燃助剤等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。他の成分の含有量は、本発明の効果を損なわない範囲で、所望の特性が得られるよう適宜設定すればよい。
本発明の一形態に係る中間転写ベルトは、本発明の効果を損なわない限り、公知の中間転写ベルトに含まれうる他の層をさらに有していてもよい。
本発明の他の一形態は、高誘電無機粒子に対して、アルミニウム、亜鉛、スズ、鉛、シリコン、ジルコニウムおよびチタンからなる群より選択される少なくとも1種の金属の酸化物による表面処理(金属酸化物表面処理)、ならびにカップリング剤による表面処理(カップリング剤表面処理)からなる群より選択される、少なくとも1種の表面処理を施し、少なくとも1種の表面処理が施された前記高誘電無機粒子(表面処理高誘電無機粒子)を得ることと、前記少なくとも1種の表面処理が施された高誘電無機粒子と、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミドおよびこれらの前駆体からなる群より選択される少なくとも1種の材料と、を含む基材を形成することと、を含む、上記の中間転写ベルトの製造方法に関する。
本発明の一形態に係る製造方法は、高誘電無機粒子に対して、金属酸化物表面処理を施し、表面処理高誘電無機粒子を得ることを含むことが好ましい。ここで、金属酸化物表面処理を施す高誘電無機粒子は、未処理高誘電無機粒子であっても、表面処理高誘電無機粒子であってもよい。また、金属酸化物表面処理を施す高誘電無機粒子としては、未処理高誘電無機粒子と、表面処理高誘電無機粒子とを併用してもよい。
本発明の一形態に係る製造方法は、高誘電無機粒子に対して、カップリング剤表面処理を施し、表面処理高誘電無機粒子を得ることを含むことが好ましい。ここで、カップリング剤表面処理を施す高誘電無機粒子は、未処理高誘電無機粒子であっても、表面処理高誘電無機粒子であってもよい。また、カップリング剤表面処理を施す高誘電無機粒子としては、未処理高誘電無機粒子と、表面処理高誘電無機粒子とを併用してもよい。
本発明の一形態に係る製造方法において、金属酸化物表面処理およびカップリング剤表面処理の両方を行う場合、いずれを先に行ってもよい。しかしながら、中間転写ベルトの転写性および薄紙分離性をより向上させるとの観点から、金属酸化物表面処理を施した後、カップリング剤表面処理を施すことが好ましい。この順序で表面処理を行うことで、より均一な表面処理を可能とし、表面処理状態をより良好とすることができるからであると推測される。
本発明の一形態に係る中間転写ベルトの製造方法は、上記の表面処理高誘電無機粒子と、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミドおよびこれらの前駆体からなる群より選択される少なくとも1種の材料と、を含む基材を形成することと、を含む。
基材に加え、必要に応じてさらに設けられる他の層の形成方法は、特に制限されず、それぞれの層について公知の方法によって形成することができる。例えば、弾性層の形成方法としては、弾性材料、導電剤および必要に応じて用いられうる他の成分を含む弾性層形成材料を溶媒に溶解させた弾性層形成用塗布液を用いて塗膜を形成する方法や、弾性材料、導電剤および必要に応じて用いられうる他の成分を含む弾性層形成材料を溶融させて膜を形成する方法等が挙げられる。また、表面層の形成方法としては、例えば、硬化性樹脂材料を含み、さらに重合開始剤を含む表面層形成用塗布液を塗布し塗膜を形成した後、硬化を行う方法等が挙げられる。
本発明の他の一形態は、上記の中間転写ベルトを有する画像形成装置に関する。上記の中間転写ベルトを用いる画像形成装置は、特に制限されず公知の画像形成装置に用いることができる。これらの中でも、例えば、電子写真方式の画像形成装置である。電子写真方式の画像形成装置は、像担持体(感光体ドラム)上に静電的に形成された画像(例えば、トナー像等)を、循環移動する上記の中間転写ベルトに1次転写する1次転写手段と、当該中間転写ベルト上に形成される画像(例えば、中間トナー像等)を画像支持体に2次転写する2次転写手段と、を具える画像形成装置に用いることが好ましい。
[表面処理高誘電無機粒子の準備]
以下の手順に従い、表面処理高誘電無機粒子1〜7をそれぞれ準備した。
高誘電無機粒子であるチタン酸バリウム粒子(BaTiO3、比重6.02g/m3、比誘電率εr 1,000、個数平均粒子径(平均一次粒子径)100nm)100質量部と、水400質量部とを混合、撹拌して、チタン酸バリウム粒子の水分散液を得た。次いで、当該水分散液に、前記チタン酸バリウム粒子100質量%に対してAl2O3換算で5質量%に相当する量のアルミン酸ナトリウムを含有する水溶液(両性金属添加液)を加え、さらに、硫酸(1規定)をpHが7.5前後に保持されるように滴下した後、得られた分散液を1時間撹拌して熟成させることで、前記チタン酸バリウム粒子について含水アルミナによる表面処理をした。続いて、得られた含水アルミナ表面処理チタン酸バリウム粒子をろ過、洗浄し、120℃で15時間乾燥した。その後、乾燥した含水アルミナ表面処理チタン酸バリウム粒子を自動乳鉢(日陶科学株式会社製、ANM1000)にて粉砕して、アルミナにより表面処理されたチタン酸バリウム粒子である表面処理高誘電無機粒子1を得た。
高誘電無機粒子であるチタン酸バリウム粒子(BaTiO3、比重6.02g/m3、比誘電率εr 1,000、個数平均粒子径(平均一次粒子径)300nm)100質量部と、メタノール200質量部とを混合、撹拌して、チタン酸バリウム粒子のメタノール分散液を得た。また、メタノール160質量部と、酢酸2質量部と、水0.2質量部と、カップリング剤である3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、KBM−903)14質量部と、を混合、攪拌して、カップリング剤を含む溶液を得た。次いで、前記チタン酸バリウム粒子のメタノール分散液に、前記カップリング剤を含む溶液を添加し、常温(25℃)にて1時間攪拌した。その後、得られた分散液を減圧乾燥して溶媒を蒸発させ、120℃にて2時間加熱した。その後、乾燥した3−アミノプロピルトリメトシキシシラン表面処理チタン酸バリウム粒子を自動乳鉢(日陶科学株式会社製、ANM1000)にて解砕し、カップリング剤により表面処理されたチタン酸バリウム粒子である表面処理高誘電無機粒子2を得た。
高誘電無機粒子(BaTiO3、比重6.02g/m3、比誘電率εr 1,000、個数平均粒子径(平均一次粒子径)100nm)100質量部をヘンシェルミキサーに投入し、撹拌羽根の周速35m/秒にて、10分間撹拌後、カップリング剤である3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業株式会社製、KBE−403)4質量部を添加し、撹拌羽根の周速35m/秒にて30分間混合した。得られた混合物をバットに取り出した後、100℃にて1時間加熱することで、カップリング剤により表面処理されたチタン酸バリウム粒子である表面処理高誘電無機粒子3を得た。
表面処理高誘電無機粒子1の準備と同様にして、アルミナ処理されたチタン酸バリウム粒子である表面処理高誘電無機粒子を得た。次いで、表面処理高誘電無機粒子2の準備において、未処理の高誘電無機粒子をこの得られたアルミナ処理されたチタン酸バリウム粒子である表面処理高誘電無機粒子に代えた以外は同様にして、アルミナおよびカップリング剤により表面処理されたチタン酸バリウム粒子である表面処理高誘電無機粒子4を得た。
表面処理高誘電無機粒子1の準備と同様にして、アルミナ処理されたチタン酸バリウム粒子である表面処理高誘電無機粒子を得た。次いで、表面処理高誘電無機粒子3の準備において、未処理の高誘電無機粒子をこの得られたアルミナ処理されたチタン酸バリウム粒子である表面処理高誘電無機粒子に代え、カップリング剤を3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業株式会社製、KBE−9007N)に代えた以外は同様にして、アルミナおよびカップリング剤により表面処理されたチタン酸バリウム粒子である表面処理高誘電無機粒子5を得た。
表面処理高誘電無機粒子1の準備において、チタン酸バリウム粒子をチタン酸ストロンチウム粒子(SrTiO3、比重5.13g/m3、比誘電率εr 300、個数平均粒子径300nm)に代えた以外は同様にして、アルミナにより表面処理されたチタン酸ストロンチウム粒子である表面処理高誘電無機粒子6を得た。
表面処理高誘電無機粒子6の準備と同様にして、アルミナ処理されたチタン酸ストロンチウム粒子である表面処理高誘電無機粒子を得た。次いで、表面処理高誘電無機粒子3の準備において、未処理の高誘電無機粒子をこの得られたアルミナ処理されたチタン酸ストロンチウム粒子である表面処理高誘電無機粒子に代え、カップリング剤を3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業株式会社製、KBE−9007N)に代えた以外は同様にして、アルミナおよびカップリング剤により表面処理されたチタン酸ストロンチウム粒子である表面処理高誘電無機粒子7を得た。
上記得られた表面処理高誘電無機粒子1〜7、ならびに未処理のチタン酸ストロンチウム粒子(SrTiO3、比重5.13g/m3、比誘電率εr 300、個数平均粒子径(平均一次粒子径)300nm)および未処理のチタン酸バリウム粒子(BaTiO3、比重6.02g/m3、比誘電率εr 1,000、個数平均粒子径(平均一次粒子径)100nm)30質量部を、それぞれ分散媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)70質量部に混合し、超音波による分散処理を行うことで、高誘電無機粒子分散液A1〜9を得た。
ポリイミド前駆体(宇部興産株式会社製、ユピア(登録商標)−ST1001(固形分18質量%))50質量部と、フッ素系界面活性剤である含フッ素有機化合物(三菱マテリアル株式会社製、エフトップ(登録商標)EF−351)0.1質量部と、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)50質量部と、を混合、攪拌して溶液を調整した。次いで、この得られた溶液に、導電剤であるカーボンブラック(エボニック デグサ ジャパン株式会社製、NIPex(登録商標)150(pH=4、揮発分:10質量%)13質量部を添加し、ボールミルで分散することで、導電剤分散液Bを調製した。
(中間転写ベルト1)
ポリイミド前駆体ワニス(宇部興産株式会社製、ユピア(登録商標)−ST1001(固形分18質量%))100質量部と、上記得られた高誘電無機粒子分散液A1 65質量部と、上記得られた導電剤分散液B 15質量部と、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)20質量部とを混合して、基材形成用塗布液を得た。次いで、当該塗布液を脱泡後、1,500rpmで回転させた状態の円筒状金型の内周面に、ディスペンサーを介して乾燥後の厚さが60μmになるように塗布液を投入後、15分間回転させることで、均一な厚さを有する展開層(塗工層)を形成した。続いて、上記金型を250rpmで回転させながら、金型の外側より60℃の熱風を30分間、上記金型にあてた後、上記金型を150℃で60分間加熱した。その後、上記金型を360℃まで2℃/分の昇温速度で加熱し、さらに360℃で60分間加熱した。かような熱風の吹き付けおよび加熱によって、上記展開層から、蒸発した溶媒および脱水閉環に伴い発生した水を除去し、かつ上記展開層におけるイミド転化反応を完結させた。このようにして、ポリイミド樹脂と、表面処理高誘電無機粒子1とを含む、無端ベルト状の中間転写ベルト1を得た。
上記中間転写ベルト1の製造において、高誘電無機粒子分散液A1を高誘電無機粒子分散液A2〜9に代えた以外は同様にして、中間転写ベルト2〜9をそれぞれ製造した。
[中間転写ベルト中の粒子の解析]
得られた中間転写ベルト1〜9について、ベルトの厚み方向に走査型電子顕微鏡(SEM)試料作製用汎用断面カッターにて切断し、断面を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察し、高誘電無機微粒子を特定して、EDS(エネルギー分散型X線分光法)にて元素分析を行った。当該元素分析の結果、以下のことが確認された。
画像形成装置(コニカミノルタ株式会社製、bizhub(登録商標) PRESS C1100)に上記製造された中間転写ベルトを取り付けた評価機を用いて、エンボス紙(特種東海製紙株式会社製、レザック紙 A3 Y目 302g/m2)上に、シアンおよびマゼンタの2次色であるブルーの100%のベタ画像を10枚ずつ出力した。次いで、得られた個々のベタ画像をスキャナーによってデジタル情報化し、画像編集・加工ソフト(アドビ システムズ社製、フォトショップ(登録商標))を用い、画像処理により、個々のベタ画像の画像濃度の平均値を求めた。続いて、この個々のベタ画像における、当該平均値の90%以下の画像濃度となる領域の面積率(%)をそれぞれ求めた。そして、この個々のベタ画像における、上記平均値の90%以下の画像濃度となる領域の面積率の総和を算出し、その総和を、個々のベタ画像の総数で割ることで、上記平均値の90%以下の画像濃度となる領域の面積率の平均値(%)をさらに求めた。この値を、画像濃度90%以下の面積率(%)とし、下記の評価基準にしたがって評価した。ここで、画像濃度90%以下の面積率が8%未満であると結果が良好であると判断した。各中間転写ベルトを用いた際の転写性の評価結果を下記表1−1および下記表1−2に示す;
≪評価基準≫
◎:画像濃度90%以下の面積率が2%未満である、
〇:画像濃度90%以下の面積率が2%以上5%未満である、
△:画像濃度90%以下の面積率が5%以上8%未満である、
×:画像濃度90%以下の面積率が8%以上である。
画像形成装置(コニカミノルタ株式会社製、bizhub(登録商標) PRESS C1100)に上記製造された中間転写ベルトを取り付け、中間転写ユニットの分離爪を外した評価機を用いて、温度10℃、相対湿度20%RHの環境下、二次転写の設定電流値を−200μAに設定した状態で、上質紙(日本製紙株式会社製、しらおい A3 Y目 52.3g/m2)に白ベタ画像(白紙)を連続印字した。そして、連続1,000枚を印字した際に分離不良が未発生のものを合格とし、連続1,000枚以下で分離不良が発生したものを不合格とした。分離不良が発生し、用紙が中間転写ベルトから分離できなかった場合、用紙が中間転写ベルトの駆動と共に移動し、中間転写ベルト付近に配置される部材に絡まり、装置の停止を引き起こすこととなる。なお、当該評価においては、画像形成装置、評価用紙、中間転写ベルトは全て、前日より温度10℃、相対湿度20%RHの環境下にて保管したものを使用した。各中間転写ベルトを用いた際の剥離分離性の評価結果を下記表1−1および下記表1−2に示す。
1Y、1M、1C、1K 感光体ドラム、
2Y、2M、2C、2K 帯電部、
3Y、3M、3C、3K 光書込部、
4Y、4M、4C、4K 現像装置、
5Y、5M、5C、5K クリーニング装置、
7Y、7M、7C、7K 1次転写部、
10Y、10M、10C、10K 画像形成部、
16 支持ローラー
18 2次転写ニップ部、
20 用紙搬送部、
21 第1給紙部、
22 ループ形成ローラー対、
23 レジストローラー対、
25 排紙ローラー、
291、292、293 給紙トレイ、
30 2次転写ローラー、
50 定着装置、
90 制御部、
100 画像形成装置、
N ニップ部、
S 用紙、
SC 画像読み取り装置、
SL スリット。
Claims (9)
- 基材を有し、
前記基材は、ポリイミド、ポリアミドイミドおよびポリエーテルイミドからなる群より選択される少なくとも1種の樹脂と、
アルミニウム、亜鉛、スズ、鉛、シリコン、ジルコニウムおよびチタンからなる群より選択される少なくとも1種の金属の酸化物による表面処理、ならびにカップリング剤による表面処理からなる群より選択される、少なくとも1種の表面処理が施された高誘電無機粒子と、
を含む、中間転写ベルト。 - 前記高誘電無機粒子は、比誘電率εrが100以上である、請求項1に記載の中間転写ベルト。
- 前記少なくとも1種の表面処理が施された高誘電無機粒子は、表面に窒素元素を有する、請求項1または2に記載の中間転写ベルト。
- 前記少なくとも1種の表面処理が施された高誘電無機粒子は、表面にアミノ基を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の中間転写ベルト。
- 前記少なくとも1種の表面処理が施された高誘電無機粒子は、表面にアルミナを有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の中間転写ベルト。
- 炭素元素を含む導電剤をさらに含有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の中間転写ベルト。
- 前記高誘電無機粒子は、チタン酸バリウムである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の中間転写ベルト。
- 画像を請求項1〜7のいずれか1項に記載の中間転写ベルトに1次転写することと、前記中間転写ベルトに転写された前記画像を画像支持体に2次転写することを含む、画像形成方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の中間転写ベルトを備える、画像形成装置。
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