JP2022048103A - 電子写真用部材、及び電子写真画像形成装置 - Google Patents

電子写真用部材、及び電子写真画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】弾性層上のウレタン樹脂を含む表面層が安定に優れたトナー離型性を示す電子写真用部材を提供する。【解決手段】厚さ方向に基層、弾性層、表面層を順に積層し、表面層がウレタン樹脂、構造式(1)~(4)の繰り返し構造を少なくとも一つを含むパーフルオロポリエーテル化合物、構造式(5)のポリオール化合物を含む。TIFF2022048103000018.tif109161【選択図】図2

Description

本開示は、電子写真用部材、及び電子写真画像形成装置に関する。
電子写真方式を用いた画像形成装置には、感光体などの像担持体に形成されたトナー像を一旦中間転写体に1次転写し、その後記録用紙などの記録媒体に2次転写する、中間転写方式を採用したものがある。
電子写真画像のより一層の高画質化を実現するために、中間転写体についても、比表面積の大きなトナーを用いた場合でも、紙の如き記録媒体に、より効率的に二次転写できるような構成が採用されてきている。具体的には、例えば、厚紙や凹凸を有する記録媒体に対する中間転写体のトナー像担持面(以降、「外表面」ともいう)の追随性を上げるため、弾性層を有する中間転写体(以下、「弾性中間転写体」とも称する。)が用いられている。弾性中間転写体は、弾性層の変形量が大きいため、弾性層の表面を被覆する表面層についても弾性層の変形によく追従することができるウレタン樹脂が用いられる(引用文献1)。
一方、中間転写体の外表面へのトナーの付着を低減するため、アクリル樹脂中にパーフルオロポリエーテル化合物(以下、「PFPE」とも称する)を含む表面層を用いることが開示されている(特許文献2)。
特開2015-125226号公報 特許第6324228号
本発明者らは、特許文献1に係る弾性層を備えた転写ベルトの表面層中にPFPEを含有させることを検討した。しかしながら、ウレタン樹脂を含む表面層中にPFPEを安定的に含有させることが困難であり、当該表面層の外表面に安定したトナー離型性を付与することが困難であった。
本開示の一態様は、弾性層上の、ウレタン樹脂を含む表面層の外表面が、安定して優れたトナー離型性を示す電子写真用部材の提供に向けたものである。また、本開示の他の態様は、高品位な電子写真画像を安定して形成することのできる電子写真画像形成装置の提供に向けたものである。
本開示の一態様によれば、基層と、弾性層と、該弾性層上の表面層と、を厚さ方向にこの順で有する電子写真用部材であって、該表面層は、(a)ウレタン樹脂、(b)構造式(1)~(4)で表される繰り返し構造のうち、少なくとも一つを含むパーフルオロポリエーテル化合物、
Figure 2022048103000002
(構造式(1)~(4)中、n1~n4はそれぞれ1以上の整数を表す。)
(c)構造式(5)で示されるポリオール化合物、
Figure 2022048103000003
(X~Xはそれぞれ独立に、H原子もしくはC1~C12の直鎖状、分岐状、もしくは環状構造からなるアルキル基、アルケニル基またはアルキニル基を表す。l5、m5、n5はそれぞれ独立に、0以上の整数であり、l5+n5≧2を満たす。)を含む電子写真用部材が提供される。
また、本開示の他の態様によれば、上記の電子写真用部材を具備している電子写真画像形成装置が提供される。
本開示の一態様によれば、弾性層上の、高い耐クラック性を有する表面層の外表面が、安定して優れたトナー離型性を示す電子写真用部材を得ることができる。また、本開示の他の態様によれば、高品位な電子写真画像を安定して形成することのできる電子写真画像形成装置を得ることができる。
本開示の一態様に係る電子写真用部材を用いた電子写真画像形成装置の一例を示す断面図である。 本開示の一態様に係る電子写真用ベルト100の斜視図(a)及び該斜視図(a)の(b)部分における断面図(b)である。 ポリオール化合物とウレタン化合物との水素結合を説明する概念図である。
表面層の外表面に優れたトナー離型性を安定的に付与するためには、例えば、表面層の厚み方向に均一にPFPEを含有させ、継続的に外表面にPFPEが供給されるようにすることが有効である。しかしながら、ウレタン樹脂をバインダー樹脂として含む表面層の厚み方向にPFPEを均一に含有させることは困難であった。そこで本発明者らは、ウレタン樹脂をバインダー樹脂として含む表面層の厚み方向に均一にPFPEを含有させるべく検討を重ねた。その結果、特定の構造を有するポリオールを表面層中にPFPEと共に含有させることが有効であることを見出した。
以下、本開示の一態様に係る電子写真用部材について、エンドレスベルト形状を有する電子写真用部材(以降、「電子写真用ベルト」ともいう)を例に説明する。
図2(a)は、本開示の一態様に係る電子写真用ベルト100の斜視図であり、図2(b)は、図2(a)の(b)部分における断面図である。本態様に係る電子写真用ベルトは、基層101、基層上の弾性層103及び弾性層上の表面層105を有する。そして、表面層105の弾性層103と対向する側とは反対側の表面が電子写真用ベルトの外表面100-1を構成する。本態様に係る電子写真用ベルトを中間転写用ベルトとして用いた場合、外表面100-1は、トナー像を担持する面となる。
そして、表面層105は、下記(a)~(c)を含む。
(a)ウレタン樹脂;
(b)構造式(1)~(4)で表される繰り返し構造のうち、少なくとも一つを含むパーフルオロポリエーテル化合物:
Figure 2022048103000004
(構造式(1)~(4)中、n1~n4はそれぞれ1以上の整数を表す。)
(c)構造式(5)で示されるポリオール化合物、
Figure 2022048103000005
(X~Xはそれぞれ独立に、H原子もしくはC1~C12の直鎖状、分岐状、もしくは環状構造からなるアルキル基、アルケニル基またはアルキニル基を表す。l5、m5、n5はそれぞれ独立に、0以上の整数であり、l5+n5≧2を満たす。)
表面層105は、バインダー樹脂として柔軟性に優れるウレタン樹脂を含むことで、弾性層の変形によってもクラックの発生を防止し得る。
また、表面層105は、上記構造式(1)~(4)で表される繰り返し構造のうちの少なくとも一つを含むPFPEと、上記構造式(5)で示されポリオール化合物を含むことで、外表面100-1に優れたトナー離型性を安定的に付与し得るものとなる。
表面層が上記(a)~(c)の成分を含むことで、外表面100-1が安定して優れたトナー離型性を発揮し得る理由を本発明者らは以下のように推測している。
すなわち、図3に示すように、表面層中において、前記ポリオール化合物303の水酸基は、ウレタン樹脂305の極性部分であるウレタン結合と水素結合301を形成する。一方、前記ポリオール化合物の炭化水素部は、疎水性の高いパーフルオロポリエーテル化合物(PFPE)307と相互作用する。すなわち、PFPEとウレタン樹脂とが前記ポリオール化合物を介在して相互作用することで、表面層中において、ウレタン樹脂とPFPEとが相分離することを抑制することができる。その結果、表面層の厚み方向にPFPEを含有させることができ、継続的にPFPEを外表面100-1に存在させることができるようになるものと考えられる。
以下、本開示の一態様の実施形態について詳細に説明する。
[基層]
基層はロール状のものあるいはベルト状のシームレスタイプの円筒型(エンドレスベルト形状ともいう)のものであり、材質としては、耐熱性、機械的強度に優れる材質ならば特に制限はない。
ロール状のものであれば、アルミニウム、鉄、銅、ニッケル等の金属、ステンレス、真鍮等の合金、アルミナ、炭化珪素等のセラミックス等が使用される。
ベルト状の部材に適する基層の材料としてはこれら材料の他に、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド等の樹脂材料が挙げられる。
基層は導電性を有することが好ましく、導電剤を含んでいることが好ましい。導電剤として、イオン導電剤および電子導電剤を含んでいてよい。
導電剤は金属粉末、導電性酸化物粉末、導電性カーボン等の導電性粉体を添加して導電性を付与しておいてもよい。
本開示においては、機械強度及び導電性の観点からカーボンブラックを添加したポリイミドフィルムが特に好ましい。基層の厚みは、10μm以上500μm以下が好ましく、30μm以上150μm以下がより好ましい。
[弾性層]
弾性層は柔軟性を有する層であり、弾性層を有することで得られる電子写真用部材を中間転写体として用いた場合、転写時の記録媒体への追随性が向上する。そのため、凹凸のある記録媒体に対してもトナーを転写しやすくなる。
弾性層を構成する材料は、ゴム材料であることが好ましい。例として、天然ゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴムなどが挙げられる。また、ゴム材料の他の例としては、クロロスルホン化ゴム、アクリレートゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。これらのうち、低温から高温まで特性を発揮できる観点、及び耐オゾン性に優れる観点から、シリコーンゴムが好ましい。
弾性層の厚さはその柔軟性を十分に活かす観点から、100μm以上、1000μm以下が好ましく、200μm以上、500μm以下がより好ましい。なお、弾性層の厚さは、複数箇所での測定値の平均値で代表できる。
弾性層を構成する材料は、必要に応じて電子導電剤やイオン導電剤などの導電剤を含んでいてよい。電子導電剤としては、アセチレンブラックやケッチェンブラックのような導電性カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、カーボン繊維、カーボンナノチューブが例示できる。また、銀、銅、ニッケルなどの金属粉、導電性亜鉛華、導電性炭酸カルシウム、導電性酸化チタン、導電性酸化錫、導電性マイカなどが例示できる。これらのうち、電気抵抗の制御のしやすさの観点から、導電性カーボンブラックが好ましい。イオン導電剤としては、リチウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、などのイオンを含有する液体が挙げられる。弾性層を構成する材料に対する導電剤の配合量は、機械強度の観点から、シリコーンゴム100質量部に対して35質量部以下であることが好ましく、25質量部以下であることがより好ましい。また、導電剤の配合量の下限値としては、特に制限はなく、中間転写体に導電性が付与できる量であればよい。これにより、中間転写体に適した、安定した導電性が弾性層に付与される。
また、弾性層を構成する材料は、充填剤、架橋促進剤、架橋遅延剤、架橋助剤、スコーチ防止剤、老化防止剤、軟化剤、熱安定剤、難燃剤、難燃助剤、紫外線吸収剤、防錆剤などの他の添加剤を含んでいてよい。特に、充填剤としては、ヒュームドシリカ、結晶性シリカ、湿式シリカ、ヒュームド酸化チタン、セルロースナノファイバーなどの補強性充填剤が挙げられる。補強性充填剤は、シリコーンゴム中に分散されやすいなどの観点から、オルガノアルコキシシラン、オルガノハロシラン、オルガノシラザンなどが挙げられる。また、補強性充填剤の他の例としては、分子鎖両末端がシラノール基で封鎖されたジオルガノシロキサンオリゴマー、環状オルガノシロキサンなどの有機ケイ素化合物により表面改質されたものでもよい。
[表面層]
(ウレタン樹脂)
表面層は、ウレタン樹脂をバインダー樹脂として含む。ウレタン樹脂は、破断強度や弾性率を適宜選択することが容易である。そのため本開示のように、弾性層を有するためクラックの発生しやすい電子写真用部材表面に好適に用いることができる。
ウレタン樹脂は極性のウレタン基を有しており、本開示の特徴であるポリオール化合物と水素結合を形成することが可能である。表面層において、疎水性の高いパーフルオロポリエーテル化合物とポリオール化合物の疎水面との相互作用が相対的に高まる結果、パーフルオロポリエーテル化合物とウレタン樹脂と複合することが可能となると考えられる。
本開示におけるポリウレタン樹脂は、ウレタン基を有していれば特に制限はないが、塗布時における環境負荷低減、有機溶剤使用による弾性層へのダメージ低減の観点から、水系ポリウレタンディスパーション(以下、「PUD」とも称す。)を用いることが好ましい。
PUDの具体例としては以下のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
「Emralon345」、「EmralonT-861」、「EmralonT-820」(いずれも商品名、ヘンケルジャパン社製)。「DAOTANVTW1265/36WA」、「DAOTANTW6450/30WA」(いずれも商品名、ダイセルオルネクス社製)。「UW-5002E」、「UW-5034E」(いずれも商品名、宇部興産社製)。
(パーフルオロポリエーテル化合物(PFPE))
PFPEは、以下の構造式(1)~(4)で表される繰り返し構造を少なくとも1つ有する構造を有する。
Figure 2022048103000006
(構造式(1)~(4)中、n1~n4はそれぞれ1以上の整数を表す。)
繰り返し構造の存在順序は、特に制限されるものではなく、また、PFPE中の複数個所に存在しても良い。すなわち、繰り返し構造で構成されるPFPEはブロックコポリマーであってもよく、ランダムコポリマーであってもよい。
PFPEの主鎖における分子末端構造が、CF基であることが好ましい。
表面層におけるPFPEの含有量は、ウレタン樹脂、PFPE、ポリオール化合物の合計量に対して1質量%以上40質量%以下、特には、5質量%以上30質量%以下が好ましい。PFPEの含有量を上記の範囲内とすることにより、表面層の低付着性を向上させることができ、長期の使用においても良好なトナー転写性と耐クラック性を維持することができる。
PFPEの分子量としては、ポリオール疎水面と相互作用しやすい観点、及び表面ブリードの観点から、数平均分子量として、300以上、50,000以下、特には、500以上、20,000以下とすることが好ましい。
PFPEの具体例を以下に挙げる。
構造式(6)で示される構造を有するPFPE(例えば、「DemnumS200」、「DemnumS100」(いずれも商品名;ダイキン社製)):
Figure 2022048103000007
(構造式(6)中、n6は1以上の整数を表す。)
構造式(7)で表される構造を有するPFPE(例えば、「VPF16256」、「KrytoxGPL107」、「KrytoxGPL106」(いずれも商品名;ケマーズ社製)):
Figure 2022048103000008
(構造式(7)中、n7は、1以上の整数を表す。)
構造式(8)で表されるPFPE(例えば、「FomblinM60」、「FomblinM30」(いずれも商品名、ソルベイ社製)):
Figure 2022048103000009
(構造式(8)中、p及びqはそれぞれ独立に、1以上の整数を表す。)
また、上述の構造式(3)及び(4)の繰り返し構造からなり、直鎖構造の分子末端に極性官能基を有するPFPEとしては、例えば、両末端に水酸基を有する「D4000」(商品名;ソルベイ社製)、両末端にメタクリレート基を有する「MD700」(商品名;ソルベイ社製)、両末端にカルボン酸を有する「ZDIAC4000」(商品名;ソルベイ社製)が挙げられる。なお、PFPEは、極性官能基を有していても、有していなくてもよい。但し、極性官能基を有していないPFPEは、極性官能基を有しているPFPEと比較して、ポリウレタンとの親和性が、より低いため、ポリウレタンに対する分散性には、より劣る場合がある。しかしながら、本開示に係る技術を用いることで、このようなPFPEであってもポリウレタン中に安定して分散させ得る。
(ポリオール化合物)
上述した通り、表面層中にポリオール化合物が存在することで、ウレタン樹脂とパーフルオロポリエーテル化合物とをマクロに分離させることなく複合化することが可能となる。
ポリオール化合物としては、水酸基を2つ以上有する。多点で水素結合することで、より効果的に疎水面を形成することができるからである。また、同様の観点から、ポリオール化合物の主鎖構造は炭化水素からなることが好ましく、かつ同一炭素上には最大でも1つの水酸基を有することが好ましい。
ポリオール化合物の沸点は、電子写真用部材の成膜温度の観点から、150℃以上、さらには180℃以上であることが好ましい。そのため、主鎖となる炭化水素は炭素数としてC2以上であることが好ましい。
本開示におけるポリオール化合物は、以下の構造式(5)で示される。
Figure 2022048103000010
~Xはそれぞれ独立に、H原子もしくはC1~C12の直鎖状、分岐状、もしくは環状構造からなるアルキル基、アルケニル基またはアルキニル基を表す。l5、m5、n5はそれぞれ独立に、0以上の整数であり、l5+n5≧2を満たす。
ポリオール化合物の具体例として、エチレングリコール、プロピレングリコール、へキシレングリコール、アセチレノールが挙げられる。
ポリオール化合物の含有量は表面層におけるウレタン樹脂とパーフルオロポリエーテルとポリオール化合物の合計量に対して0.3質量%以上20質量%以下が好ましく、さらに0.5質量%以上15質量%以下であることが好ましい。0.3質量%以上20質量%以下とすることにより、複合化効果が得られやすく、ディスパーションにおいて沈降しにくくなる。
更に、表面層におけるPFPEとポリオール化合物との質量比(PFPE/ポリオール化合物)としては、例えば、1/2~32/1の範囲内が好ましい。この範囲内とすることで、ポリウレタン中にPFPEをより均一に分散させ得ると共に、PFPEの表面層の外表面により安定して移行させ得る。
表面層の厚さ(膜厚)は、1μm以上、10μm以下が好ましい。膜厚をこの範囲にすることにより、摩耗しにくくなり、また、弾性層の弾性機能を得ることができる。なお、表面層の厚さは、複数箇所での測定値の平均値で代表できる。
表面層を構成する材料は、必要に応じて、電子導電剤やイオン導電剤などの導電剤を含んでいてよい。導電剤としては、弾性層に関して上述したものが挙げられる。表面層を構成する材料に対する導電剤の配合量は、表面層と他の層との付着性や機械強度の観点から、表面層を形成する樹脂材料100質量部に対して30質量部以下であることが好ましい。
なお、本発明におけるポリオール化合物は適宜選択した溶剤を用いることにより、表面層から抽出することが可能である。
また、必要に応じて弾性層と表面層の間にプライマー層を設けてもよい。プライマー層の厚さは弾性機能を阻害しない観点から、0.1μm以上10μm以下であることが好ましい。
[電子写真用部材]
電子写真用部材の用途は、帯電部材、現像部材、転写部材、中間転写部材、トナー供給部材、クリーニング部材等が挙げられるが、特に中間転写部材として好ましく用いられる。
電子写真用部材の抵抗値は、体積抵抗率が1.0×10Ω・cm以上1.0×1014Ω・cm以下が好ましく、さらに1.0×10Ω・cm以上1.0×1013Ω・cm以下であることが好ましい。また、表面層側から測定した表面抵抗率は、1.0×10Ω/□以上1.0×1014Ω/□以下が好ましく、さらに1.0×10Ω/□以上1.0×1013Ω/□以下であることが好ましい。電子写真用部材の電気抵抗を、上記の半導電領域の範囲内に設定することによって、電子写真用部材を中間転写部材として用いた場合に、電子写真感光体上に形成された未定着のトナー像の中間転写体への1次転写を安定して行うことができる。また、中間転写体上に転写されたトナー像の記録媒体への2次転写も安定して行うことができる。
また、本開示に係る電子写真用部材は、表面層の外表面にて測定される、ISO14577に係る、ナノインデンテーション法による押し込み試験によって測定される弾性率が、0.1MPa以上、30MPa以下であることが好ましい。このような弾性率を有することにより、外表面に担持してなるトナー像の記録媒体への二次転写性を、より一層向上させ得る。
なお、弾性率の測定条件としては、圧子としてビッカース圧子を用い、最大荷重は260μN、最大荷重に至るまでは、1秒あたり26μNの荷重を10秒間増加させた。また、最大荷重の保持時間は0秒(無し)とし、除荷は1秒当たり26μNで10秒間かけて行って、荷重の負荷開始から20秒間で測定を終える。
・測定環境:温度25℃、相対湿度50%;
・最大荷重:260μN;
・押し込み速度:最大荷重に10秒で到達する速度で時間に比例して荷重を印加し、荷重ゼロに10秒で到達する速度で時間に比例して除荷する。
・最大荷重保持時間:なし(0秒)。
[画像形成装置]
電子写真用部材を中間転写ベルトとして用いた画像形成装置の例について図1で説明する。なお、本開示は以下の説明に限定されるものではない。
図1の電子写真画像形成装置100は、カラー電子写真画像形成装置(カラーレーザープリンタ)である。この電子写真画像形成装置100には、中間転写部材である中間転写ベルト7の平坦部分に沿って、その移動方向に順にイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像形成ユニットPy、Pm、Pc、Pkが配設されている。ここで、1Y、1M、1C、1Kはそれぞれ電子写真感光体、2Y、2M、2C、2Kはそれぞれ帯電ローラ、3Y、3M、3C、3Kはそれぞれレーザー露光装置、4Y、4M、4C、4Kはそれぞれ現像器、5Y、5M、5C、5Kはそれぞれ1次転写ローラを示す。各画像形成ユニットPy、Pm、Pc、Pkの基本的な構成は同一であるので、画像形成ユニットの詳細については、イエロー画像形成ユニットPyについてのみ説明する。
イエロー画像形成ユニットPyは、像担持体としてドラム型の電子写真感光体(以下、「感光ドラム」または「第1の画像担持体」とも称する。)1Yを有する。感光ドラム1Yは、アルミニウム製のシリンダを基体として、その上に電荷発生層、電荷輸送層および表面保護層を順に積層して形成したものである。
また、イエロー画像形成ユニットPyは、帯電手段としての帯電ローラ2Yを備えている。帯電ローラ2Yに帯電バイアスを印加することで、感光ドラム1Yの表面は一様に帯電される。
感光ドラム1Yの上方には、画像露光手段としてのレーザー露光装置3Yが配設されている。レーザー露光装置3Yは、一様に帯電された感光ドラム1Yの表面を画像情報に応じて走査露光して、イエロー色成分の静電潜像をその感光ドラム1Yの表面に形成する。
感光ドラム1Yに形成された静電潜像は、現像手段としての現像器4Yによって現像剤であるトナーによって現像される。つまり、現像器4Yは、現像剤担持体である現像ローラ4Ya、現像剤量規制部材である規制ブレード4Ybを備えており、また現像剤であるイエロートナーを収容している。イエロートナーが供給された現像ローラ4Yaは、現像部において感光ドラム1Yと軽圧接されており、感光ドラム1Yと順方向に速度差を持って回転される。現像ローラ4Yaによって現像部に搬送されたイエロートナーは、現像ローラ4Yaに現像バイアスを印加することで、感光ドラム1Yに形成された静電潜像に付着する。これにより、感光ドラム1Yに可視像(イエロートナー画像)が形成される。
中間転写ベルト7は、駆動ローラ71、テンションローラ72、従動ローラ73に張架されており、感光ドラム1Yと接触して図中矢印の方向に移動(回転駆動)される。1次転写部Tyに到達した感光ドラム1Y上(第1の画像担持体上)に形成されたイエロートナー画像は、中間転写ベルト7を介して感光ドラム1Yに対向して配置されている1次転写体(1次転写ローラ5Y)によって中間転写ベルト7上に1次転写される。
同様に、以上の作像動作を、中間転写ベルト7の移動に伴ってマゼンダ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各画像形成ユニットPm、Pc、Pkにおいて行い、中間転写ベルト7上にイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの4色のトナー画像を積層する。4色のトナー層は中間転写ベルト7の移動に従って搬送され、2次転写部T’において、2次転写手段としての2次転写ローラ8により、所定のタイミングで搬送されてくる転写材S(以下、「第2の画像担持体」とも称する)上に一括転写される。このような2次転写においては通常十分な転写率を確保するために数kVの転写電圧を印加するが、その際に転写ニップ近傍において放電が発生することがある。なお、この放電が中間転写体の表面特性の低下の一因となる場合がある。
転写材S、転写材Sが収納されているカセット12から、ピックアップローラ13によって搬送路に供給される。搬送路に供給された転写材Sは、搬送ローラ対14およびレジストローラ対15によって中間転写ベルト7に転写された4色のトナー画像と同期をとられて2次転写部T’まで搬送される。
転写材Sに転写されたトナー画像は、定着器9によって定着されて、例えばフルカラーの画像となる。定着器9は、加熱手段を備えた定着ローラ91と加圧ローラ92とを有し、転写材S上の未定着トナー画像を加熱、加圧することで定着する。その後、転写材Sは搬送ローラ対16、排出ローラ対17等によって機外に排出される。
中間転写ベルト7のクリーニング手段であるクリーニングブレード11が、中間転写ベルト7の駆動方向の2次転写部T’の下流に配設されており、2次転写部T’において転写材Sに転写されずに中間転写ベルト7に残った転写残トナーを除去する。
以上説明したように感光体1から中間転写ベルト7、中間転写ベルト7から転写材Sへトナー画像の電気的転写プロセスが繰り返し行われる。また、多数の転写材Sへ記録を繰り返すことで電気的転写プロセスがさらに繰り返し行われることになる。上記電子写真画像形成装置における中間転写ベルト7として、本発明の電子写真用部材を用いることにより、2次転写時におけるトナーの良好な転写が可能となり、長時間の使用においても良好な画質を維持する転写システムを実現することができる。
以下、本開示を実施例と比較例を用いて詳細に説明するが、本開示はこれらに限定されるものではない。
実施例及び比較例に係るウレタン樹脂、パーフルオロポリエーテル化合物、ポリオール化合物として表1-1~表1-3に記載のものを用いた。
Figure 2022048103000011
(実施例1)
(基材(基層)の形成)
ポリイミド前駆体であるポリアミック酸のN-メチル-2-ピロリドン溶液(商品名:UワニスA、宇部興産社製)に導電性カーボンブラック(商品名:デンカブラック、電気化学工業社製)を添加した。この際、導電性カーボンブラックがポリアミック酸と導電性カーボンブラック質量の合計に対して19質量%になるように添加し、混合した。得られた混合液を、ブラスト処理を表面に施した、外径330mm、長さ300mmのステンレス鋼(SUS304)製の円筒支持体の外周面に塗布した。次いで、該円筒支持体を、加熱炉内で、温度220℃で30分加熱し、次いで、温度350℃で30分加熱して、円筒状支持体の外周面に塗布したポリイミド前駆体を重合させて、ポリイミドフィルムを形成した。冷却後、ポリイミドフィルムを円筒支持体から外すことで、厚さが70μmのエンドレスベルト形状の基材を得た。該基材の外周表面に、エキシマUV照射を行い、親水処理を行った後、プライマー液(商品名:SILASTIC DY39-067;ダウ・ケミカル日本社製)を塗布した。
(弾性層の形成)
付加硬化型液状シリコーンゴム(商品名:TSE3450A/B;モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)100質量部に対し、イオン導電剤としてカリウム-ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(商品名:EF-N112;三菱マテリアル電子化成社製)を0.2質量部となるように混合した。次いで、遊星撹拌脱泡装置(商品名:HM-500;キーエンス社製)で撹拌、脱泡し、弾性層用塗布液を調製した。続いて、上記で調製した基材を円筒形の中子に取り付け、さらに中子と同軸上にゴム吐出用のリングノズルを取り付けた。送液ポンプを用いて弾性層用塗布液をリングノズルに供給し、スリットから吐出することで、基材上に弾性層用塗布液を塗布した。この際、硬化後のシリコーンゴム層が280μmの厚さになるように相対移動速度および送液ポンプ吐出量を調整し、塗膜を形成した。中子に取り付けた状態で加熱炉に入れ、130℃で15分、さらに180℃で60分加熱し、塗膜の硬化を行った。冷却後、ベルトを中子から取外し、弾性層が積層されたベルトを得た。
(表面層の形成)
ポリオール化合物としてPO-1を5質量部、パーフルオロポリエーテル化合物としてPFPE-1を20質量部となるよう純水に加えた。この液を遊星撹拌脱泡装置(商品名:HM-500、キーエンス社製)で撹拌、脱法しパーフルオロポリエーテル化合物の水性エマルション液を調製した。得られた水性エマルジョン液を、ポリウレタンディスパーション液(PUD-1)100質量部に対して、30質量部加え、遊星撹拌脱泡装置で撹拌、脱泡し表面層用塗布液を調製した。上記で得られたベルトの弾性層の表面をエキシマUV照射により親水処理し、中子に嵌め合わせた。200rpmで回転させながら、スプレーガン(商品名:W-101;アネスト岩田社製)を用いて表面層用塗布液を塗布した。塗布後、加熱炉に入れ、温度130℃で30分間加熱した。室温(温度25℃)に冷却して、表面層が形成された中間転写ベルトを得た。得られた中間転写ベルトにつき、下記の評価1~評価3に供した。
[評価1:ヘキサデカン接触角]
中間転写ベルトを電子写真画像形成装置(商品名:imageRUNNER ADVANCE C5051;キヤノン社製」に装着し。そして、当該電子写真画像形成装置に、A4サイズのラフ紙(商品名:Business4200、Xerox社製、厚さ102μm、坪量75g/m)を10枚連続して通した後での中間転写ベルトの外表面の接触角(以降、「接触角1」ともいう)と、引き続いて当該ラフ紙を連続して通し、10万枚となった時点で再び中間転写ベルトの外表面の接触角(以降、「接触角2」ともいう)を測定した。なお、接触角の測定において、外表面に滴下したヘキサデカンの体積は2.0μlとした。また、測定には、接触角計(商品名:DM-501、協和界面科学製)を用い、ヘキサデカンを外表面に、滴下後1.0秒後の値を採用した。
[評価2:トナー転写性]
中間転写ベルトを電子写真画像形成装置(商品名:imageRUNNER ADVANCE C5051;キヤノン社製」に装着した。また、画像形成に用いるトナーとして、上記電子写真画像形成装置用のシアントナーを分級し、平均粒子径が4.8μmとなるように調整した。このように調整したシアントナーを用いてA4サイズのラフ紙(商品名:Business4200、Xerox社製、厚さ102μm、坪量75g/m)上にシアンのベタ画像を形成した。ベタ画像の形成は、温度30℃,相対湿度80%の高温高湿環境下で行った。そして、10枚目のベタ画像と、10万枚目のベタ画像を目視で観察し、下記の基準で評価した。
[評価基準]
ランクA:画像ムラがほとんどない
ランクB:一部に軽微な画像ムラが発生
ランクC:転写が十分でなく、白抜けが一部発生
ランクD:転写が十分でなく、白抜けが全面に発生
[評価3:耐クラック性]
評価2が終了した後に、電子写真画像形成装置から中間転写ベルトを取り外し、その中間転写ベルトの外表面を光学顕微鏡(商品名:VHX-600;キーエンス社製)で観察し、クラックの有無及びその発生数を求め、以下の基準により評価した。
[評価基準]
ランクA:クラックの発生なし
ランクB:クラックが一部発生
ランクC:クラックが全面に発生
(実施例2~12)
表面層の作製に用いるウレタン樹脂、パーフルオロポリエーテル化合物、ポリオール化合物及び配合量を表2に示すように変えた以外は、実施例1に係る中間転写ベルトと同様にして各実施例に係る中間転写ベルトを作製した。これらの中間転写ベルトを、評価1、評価2及び評価3に供した。
Figure 2022048103000012
(比較例1)
実施例1において、パーフルオロポリエーテル化合物及びポリオール化合物を用いない以外は、実施例1と同様にして中間転写ベルトを作製し、評価1~評価3に供した。
(比較例2)
実施例1において、ポリオール化合物を用いない以外は、実施例1と同様にして中間転写ベルトを作製し、評価1~評価3に供した。
(比較例3)
実施例4において、ポリオール化合物を用いない以外は、実施例4と同様にして中間転写ベルトを作製し、評価1~評価3に供した。
(比較例4)
実施例1において、パーフルオロポリエーテル化合物を用いない以外は、実施例1と同様にして中間転写ベルトを作製し、評価1~評価3に供した。
(比較例5)
実施例1において、ポリオール化合物の代わりにモノオール化合物である4-メチル-ペンタノール(4MPO)を用いた以外は、実施例1と同様にして中間転写ベルトを作製し、評価1~評価3に供した。
(比較例6)
下記表3に記載した処方の表面層用塗布液を調製した。
Figure 2022048103000013
上記の表面層用塗布液を用いて表面層を形成した以外は、実施例1と同様にして中間転写ベルトを作製し、評価1~評価3に供した。
比較例1~6に係る中間転写ベルトの表面層の処方を表4にまとめる。
Figure 2022048103000014
実施例1~12、比較例1~6の評価結果を表5に示す。なお、比較例6に係る中間転写ベルトは、画像形成枚数が10万枚に至る前に表面層が割れたため、評価1における接触角2の測定、評価2における10万枚目のベタ画像の評価は行わなかった。また、評価3については、画像形成枚数が10万枚に到達する前に表面層に割れが生じたため、ランクCとした。
Figure 2022048103000015
表5から、ポリオール化合物が存在しない場合、分離したPFPEが通紙により消失してしまうことが分かった。本態様に係る中間転写ベルトが、優れたトナー転写性と耐クラック性とを備え、その結果、高品位な電子写真画像を形成できることが分かった。
100 電子写真用部材(中間転写ベルト)
101 基層
103 弾性層
105 表面層
301 水素結合
303 ポリオール化合物
305 ウレタン樹脂
307 PFPE

Claims (10)

  1. 基層と、弾性層と、該弾性層上の表面層と、を厚さ方向にこの順で有する電子写真用部材であって、該表面層は、
    (a)ウレタン樹脂、
    (b)構造式(1)~(4)で表される繰り返し構造のうち、少なくとも一つを含むパーフルオロポリエーテル化合物、
    Figure 2022048103000016
    (構造式(1)~(4)中、n1~n4はそれぞれ1以上の整数を表す。)
    (c)構造式(5)で示されるポリオール化合物、
    Figure 2022048103000017
    (X~Xはそれぞれ独立に、H原子もしくはC1~C12の直鎖状、分岐状、もしくは環状構造からなるアルキル基、アルケニル基またはアルキニル基を表す。l5、m5、n5はそれぞれ独立に、0以上の整数であり、l5+n5≧2を満たす。)を含むことを特徴とする電子写真用部材。
  2. 前記ポリオール化合物の沸点が180℃以上である請求項1記載の電子写真用部材。
  3. 前記パーフルオロポリエーテル化合物の主鎖における分子末端構造がCF基である請求項1または2に記載の電子写真用部材。
  4. 前記パーフルオロポリエーテル化合物の含有量が、前記ウレタン樹脂、前記パーフルオロポリエーテル化合物、前記ポリオール化合物の合計量に対して1質量%以上40質量%以下である請求項1~3のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
  5. 前記ポリオール化合物の含有量が、前記ウレタン樹脂、前記パーフルオロポリエーテル化合物、前記ポリオール化合物の合計量に対して0.3質量%以上20質量%以下である請求項1~4のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
  6. 前記表面層中における前記パーフルオロポリエーテル化合物と前記ポリオール化合物との質量比(パーフルオロポリエーテル化合物/ポリオール化合物)が、1/2~32/1である請求項1~5のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
  7. エンドレスベルト形状を有する請求項1~6のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
  8. 前記表面層の厚さが1μm以上、10μm以下である請求項1~7のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
  9. 請求項1~8のいずれか一項に記載の電子写真用部材を具備している電子写真画像形成装置。
  10. 電子写真感光体と、
    該電子写真感光体上に形成された未定着のトナー像が1次転写される中間転写体と、
    該中間転写体上に転写されたトナー像を記録媒体に2次転写させるための2次転写手段と、
    を備えている電子写真画像形成装置であって、該中間転写体が前記電子写真用部材である請求項9に記載の電子写真画像形成装置。
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