JP2022075315A - 転写装置、画像形成装置、及び無端ベルト - Google Patents

転写装置、画像形成装置、及び無端ベルト Download PDF

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茂 福田
Shigeru Fukuda
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Akiya Sugiura
智丈 稲垣
Tomotake Inagaki
雅人 小野
Masato Ono
雅士 古川
Masashi Furukawa
宏晃 田中
Hiroaki Tanaka
健太 山腰
Kenta Yamagoshi
亮平 吉川
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陽祐 久保
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Abstract

【課題】無端ベルトを中間転写体として適用したとき、凹凸紙への転写性に優れる無端ベルトの提供。【解決手段】無端ベルトは、樹脂と導電性粒子とを含み、ベルト外周面と60μmの間隙を設けた位置に電極を配置し、前記電極に電圧印可し、電圧が1300Vに達してから1秒間の積算放電量が350μC以下である。無端ベルトの積算放電量が、10μC以上200μC以下である。無端ベルトの導電性粒子が、導電性カーボン粒子及び金属酸化物粒子よりなる群から選択される少なくとも1種である。【選択図】図1

Description

本発明は、転写装置、画像形成装置、及び無端ベルトに関する。
電子写真方式を用いた画像形成装置(複写機、ファクシミリ、プリンタ等)では、像保持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体の表面に転写し、記録媒体上に定着して画像が形成される。なお、こうしたトナー像の記録媒体への転写には、例えば、中間転写ベルトのような導電性の無端ベルトが用いられる。
例えば、特許文献1には、「基材上に少なくとも表面層を有する中間転写ベルトであって、該表面層が、平均粒子径0.5~25μmの導電性粒子の凝集体を含有していることを特徴とする中間転写ベルト。」が開示されている。
特許文献2には、「基材上に少なくとも表面層を有する中間転写ベルトであって、該表面層が、金属被覆した樹脂微粒子を含有することを特徴とする中間転写ベルト。」が開示されている。
特開2007-011117号公報 特開2007-078789号公報
無端ベルトを中間転写体として用いた画像形成装置では、エンボス紙のような表面凹凸が大きい記録媒体(以下「凹凸紙」ともいう)を用いると、トナー像を中間転写体から記録媒体に転写する際に中間転写体が記録媒体の凹凸に追従できず、転写性が低下して画像の白抜けが生じることがある。
本発明の課題は、樹脂と導電性粒子とを含み、下記積算放電量が350μC超えである無端ベルトに比べ、無端ベルトを中間転写体として適用したとき、凹凸紙への転写性に優れる無端ベルトを提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。
<1>
樹脂と導電性粒子とを含み、ベルト外周面と60μmの間隙を設けた位置に電極を配置し、前記電極に電圧印可し、電圧が1300Vに達してから1秒間の積算放電量が350μC以下である無端ベルト。
<2>
前記積算放電量が、10μC以上200μC以下である<1>に記載の無端ベルト。
<3>
前記導電性粒子が、導電性カーボン粒子及び金属酸化物粒子よりなる群から選択される少なくとも1種である<1>又は<2>に記載の無端ベルト。
<4>
前記導電性粒子の個数平均一次粒径が、8nm以上15nm以下である<1>~<3>のいずれか1項に記載の無端ベルト。
<5>
前記樹脂が、導電性樹脂を含む<1>~<4>のいずれか1項に記載の無端ベルト。
<6>
前記導電性樹脂が、ポリアニリン樹脂及びポリエーテル樹脂よりなる群から選択される少なくとも1種である<5>に記載の無端ベルト。
<7>
前記無端ベルトの外周面における微小硬度が350nN/mm以上650nN/mm以下である<1>~<6>のいずれか1項に記載の無端ベルト。
<8>
<1>~<7>のいずれか1項に記載の無端ベルトを有する中間転写体と、
像保持体の表面に形成されたトナー像を前記中間転写体の外周面に一次転写する一次転写部材を有する一次転写装置と、
前記中間転写体の外周面に接触して配置され、前記中間転写体の外周面に転写された前記トナー像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写部材を有する二次転写装置と、
を備える転写装置。
<9>
前記二次転写部材が前記中間転写体の外周面に接触して配置され、
前記二次転写部材と前記中間転写体との当接圧が、1.5N/cm以上である<8>に記載の転写装置。
<10>
前記二次転写部材と前記中間転写体との当接圧が、2.7N/cm以上6.5N/cm以下である<9>に記載の転写装置。
<11>
像保持体を有し、前記像保持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成装置と、
前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写装置であって、<8>~<10>のいずれか1項に記載の転写装置と、
を備える画像形成装置。
<1>に係る発明によれば、樹脂と導電性粒子とを含み、上記積算放電量が350μC超えである無端ベルトに比べ、無端ベルトを中間転写体として適用したとき、凹凸紙への転写性に優れる無端ベルトを提供できる。
<2>に係る発明によれば、上記積算放電量が200μC超えである無端ベルトに比べ、無端ベルトを中間転写体として適用したとき、凹凸紙への転写性に優れる無端ベルトを提供できる。
<3>に係る発明によれば、上記積算放電量が350μC超えである無端ベルトに比べ、導電性粒子として、導電性カーボン粒子及び金属酸化物粒子よりなる群から選択される少なくとも1種を含み、無端ベルトを中間転写体として適用したとき、凹凸紙への転写性に優れる無端ベルトを提供できる。
<4>に係る発明によれば、導電性粒子の個数平均一次粒径が15nmを超える場合に比べ、無端ベルトを中間転写体として適用したとき、凹凸紙への転写性に優れる無端ベルトを提供できる。
<5>に係る発明によれば、上記積算放電量が350μC超えである無端ベルトに比べ、樹脂に導電性樹脂を含み、無端ベルトを中間転写体として適用したとき、凹凸紙への転写性に優れる無端ベルトを提供できる。
<6>に係る発明によれば、上記積算放電量が350μC超えである無端ベルトに比べ、導電性樹脂として、ポリアニリン樹脂及びポリエーテル樹脂よりなる群から選択される少なくとも1種を含み、無端ベルトを中間転写体として適用したとき、凹凸紙への転写性に優れる無端ベルトを提供できる。
<7>に係る発明によれば、無端ベルトの外周面における微小硬度が350nN/mm未満である場合に比べ、無端ベルトを中間転写体として適用したとき、凹凸紙への転写性に優れる無端ベルトを提供できる。
<8>に係る発明によれば、上記積算放電量が350μC超えである無端ベルトを中間転写体として適用した場合に比べ、凹凸紙への転写性に優れる転写装置が提供される。
<9>に係る発明によれば、二次転写部材と中間転写体との当接圧が、1.5N/cm未満である場合に比べ、凹凸紙への転写性に優れる転写装置が提供される。
<10>に係る発明によれば、二次転写部材と中間転写体との当接圧が、2.7N/cm未満である場合に比べ、凹凸紙への転写性に優れる転写装置が提供される。
<11>に係る発明によれば、上記積算放電量が350μC超えである無端ベルトを中間転写体として備える転写装置を適用した場合に比べ、凹凸紙への転写性に優れる画像形成装置が提供される。
本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係る画像形成装置の他の一例における二次転写部周辺を示す概略構成図である。
以下に、本実施形態について説明する。これらの説明及び実施例は実施形態を例示するものであり、実施形態の範囲を制限するものではない。
本実施形態中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本実施形態中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本実施形態において「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本実施形態において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
本実施形態において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。本実施形態において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
[無端ベルト]
本実施形態に係る無端ベルトは、樹脂と導電性粒子とを含み、ベルト外周面と60μmの間隙を設けた位置に電極を配置し、前記電極に電圧印可し、電圧が1300Vに達してから1秒間の積算放電量が350μC以下である。
以下、「ベルト外周面と60μmの間隙を設けた位置に電極を配置し、前記電極に電圧印可し、電圧が1300Vに達してから1秒間の積算放電量が350μC以下である特性」を「放電特性」とも称する。
本実施形態に係る無端ベルトは、上記放電特性を満たすことにより、中間転写体として用いたときの凹凸紙への転写性に優れる。その理由は定かではないが、以下のように推測される。
無端ベルトを中間転写体として用いた画像形成装置では、記録媒体として凹凸紙を用いると、トナー像を中間転写体から記録媒体に転写する際に中間転写体が記録媒体の凹凸に追従できず、転写性が低下して画像の白抜けが生じることがある。具体的には、例えば、記録媒体の凹部において十分な転写電界が形成されにくいため転写時の電界を強くすると、記録媒体の凸部において局所的に過剰な電界がかかることで異常放電が起こり、トナーの帯電量低下又は逆帯電により転写性が低下することがある。
特に、複数の単色画像を中間転写体上で重ね刷りして得られた多色画像を中間転写体から記録媒体に転写するタンデム型の画像形成装置、その中でも特に小粒径のトナーを用いた画像形成装置では、上記転写性の低下が顕著となりやすい。
これに対して、本実施形態に係る無端ベルトでは、凹凸紙の凸部において局所的に過剰な電界がかかったとしても、放電量を抑えることで異常放電によるトナーの帯電量低下又は逆帯電が抑制され、転写性が向上すると推測される。
特に、ベルト外周面と60μmの間隙を設けた位置に配置した電極に電圧印加したときの放電量を抑えることで、トナー逆帯電化が抑えられる。上記放電特性は、青色放電領域での放電量低減していることを意味しており、トナー逆帯電化は、青色放電領域(430nm)で発生しているためである。なお、一例として、ベルト外周面と200μmの間隙を設けた位置に配置した電極に電圧印加したときの放電における、放電波長は赤紫色(750nm)になり、そのときの放電量は、後述する実施例における無端ベルトA1と無端ベルトD1(比較例)とで差がでない。
なお、本明細書において導電性とは、20℃における体積抵抗率が1×1013Ωcm未満であることを意味する。
以上から、本実施形態に係る無端ベルトでは、中間転写体として用いたときの凹凸紙への転写性に優れると推測される。
以下、本実施形態に係る無端ベルトについて詳細に説明する。
<放電特性>
本実施形態に係る無端ベルトにおいて、ベルト外周面と60μmの間隙を設けた位置に電極を配置し、前記電極に電圧印可し、電圧が1300Vに達してから1秒間の積算放電量(以下、単に「放電量」とも称する)は、350μC以下である。放電量は、凹凸紙への転写性向上の観点から、200μC以下が好ましく、150μC以下がより好ましい。放電量は、小さい程、凹凸紙への転写性向上の観点から好ましいが、放電量の下限は、例えば、10μC以上である。
つまり、放電量は、10μC以上200μC以下が好ましく、10μC以上150μC以下がより好ましい。
なお、放電量の測定では、電圧を印加しても立ち上がりに時間がかかるため、放電量は、印加電圧が1300Vに達してから1秒間に発生する電流量とする。
放電量を上記範囲とする方法は、特に限定されるものではなく、例えば、導電性粒子として個数平均一次粒径の小さな粒子を用いる方法、用いる導電性粒子の種類を選択する方法、無端ベルトの製造過程における条件(例えば乾燥条件等)を調整する方法、などが挙げられる。
ここで、放電量の測定方法は、次の通りである。
無端ベルトの外周面に、厚さ60μmのフィルムを配置した状態で、2枚の電極板で無端ベルト及びフィルムを挟み込み、2枚の電極板を固定する。次に、フィルムを取り外し、無端ベルトの外周面と、無端ベルトの外周面上の電極板との間に、60μmの間隙を設ける。
次に、2枚の電極板に電源を接続し、電圧印可し、1300Vに達してから1秒間に発生する電流量を測定する。この1秒間に発生する電流量を積算放電量とする。
<層構成>
本実施形態に係る無端ベルトは、樹脂(以下、「第1の樹脂」とも称する)と導電性粒子(以下、「第1の導電性粒子」とも称する)とを含む。
無端ベルトは、単層体であっても積層体であってもよい。つまり、無端ベルトは、第1の樹脂と第1の導電性粒子を含む層からなる単層体、又は、当該層を無端ベルトの外周面を構成する表面層として有する積層体である。
無端ベルトが単層体である場合、前記単層体が、第1の樹脂と第1の導電性粒子とを含む層である。
無端ベルトが積層体である場合、前記積層体は、例えば、基材層と、基材層に設けられた表面層と、を有する。表面層は、無端ベルトの最外層である。積層体は、基材層と表面層との間に他の層を有してもよい。
無端ベルトが基材層と表面層とを有する積層体である場合、前記表面層が、第1の樹脂と第1の導電性粒子とを層である。一方、基材層は、特に限定されるものではなく、例えば、第2の樹脂と第2の導電性粒子とを含む層が挙げられる。
以下、単層体である無端ベルトの層を「単層」ともいう。また、積層体である無端ベルトのうち第1の樹脂と第1の導電性粒子とを含む表面層を「第1の層」、第2の樹脂と第2の導電性粒子とを含む基材層を「第2の層」ともいう。
<樹脂>
単層又は第1の層に含まれる第1の樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂(PI樹脂)、ポリアミドイミド樹脂(PAI樹脂)、芳香族ポリエーテルケトン樹脂(例えば、芳香族ポリエーテルエーテルケトン樹脂等)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂)、ポリエーテルイミド樹脂(PEI樹脂)、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。第1の樹脂は、機械的強度及び第1の導電性粒子の分散性の観点から、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、芳香族ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、及びポリフェニレンサルファイド樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、ポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含むことがより好ましい。中でも、機械的強度の観点から、ポリイミド樹脂がさらに好ましい。
第1の樹脂は、1種の樹脂からなるものであってもよく、2種以上の樹脂の混合物であってもよい。
第1の樹脂は、導電性樹脂を含んでもよい。つまり、第1の樹脂は、非導電性樹脂と導電性樹脂との混合物であってもよい。導電性樹脂としては、例えば、ポリアニリン樹脂及びポリエーテル樹脂よりなる群から選択される少なくとも1種が挙げられる。
第2の層に含まれる第2の樹脂の具体例及び好ましい例も、第1の樹脂の具体例及び好ましい例と同様である。第2の樹脂は、1種の樹脂からなるものであってもよく、2種以上の樹脂の混合物であってもよい。
なお、無端ベルトが第1の層と第2の層とを有する場合、第1の樹脂と第2の樹脂とは、同じ樹脂であってもよく、異なる樹脂であってもよく、同種の樹脂である(例えば第1の樹脂及び第2の樹脂がいずれもポリイミド樹脂である)ことが好ましい。
(ポリイミド樹脂)
ポリイミド樹脂としては、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物との重合体であるポリアミック酸(ポリイミド樹脂の前駆体)のイミド化物が挙げられる。
ポリイミド樹脂としては、例えば、下記一般式(I)で示される構成単位を有する樹脂が挙げられる。
Figure 2022075315000002

一般式(I)中、Rは4価の有機基を表し、Rは2価の有機基を表す。
で表される4価の有機基としては、芳香族基、脂肪族基、環状脂肪族基、芳香族基と脂肪族基とを組み合わせた基、又はそれらが置換された基が挙げられる。4価の有機基として具体的には、例えば、後述するテトラカルボン酸二無水物の残基が挙げられる。
で表される2価の有機基としては、芳香族基、脂肪族基、環状脂肪族基、芳香族基と脂肪族基とを組み合わせた基、又はそれらが置換された基が挙げられる。2価の有機基として具体的には、例えば、後述するジアミン化合物の残基が挙げられる。
ポリイミド樹脂の原料として用いるテトラカルボン酸二無水物として具体的には、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,2’-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン酸二無水物、ペリレン-3,4,9,10-テトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、エチレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
ポリイミド樹脂の原料として用いるジアミン化合物の具体例としては、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジクロロベンジジン、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、1,5-ジアミノナフタレン、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、3,3’-ジメチル4,4’-ビフェニルジアミン、ベンジジン、3,3’-ジメチルベンジジン、3,3’-ジメトキシベンジジン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルプロパン、2,4-ビス(β-アミノ第三ブチル)トルエン、ビス(p-β-アミノ-第三ブチルフェニル)エーテル、ビス(p-β-メチル-δ-アミノフェニル)ベンゼン、ビス-p-(1,1-ジメチル-5-アミノ-ペンチル)ベンゼン、1-イソプロピル-2,4-m-フェニレンジアミン、m-キシリレンジアミン、p-キシリレンジアミン、ジ(p-アミノシクロヘキシル)メタン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ジアミノプロピルテトラメチレン、3-メチルヘプタメチレンジアミン、4,4-ジメチルヘプタメチレンジアミン、2,11-ジアミノドデカン、1,2-ビス-3-アミノプロボキシエタン、2,2-ジメチルプロピレンジアミン、3-メトキシヘキサメチレンジアミン、2,5-ジメチルヘプタメチレンジアミン、3-メチルヘプタメチレンジアミン、5-メチルノナメチレンジアミン、2,17-ジアミノエイコサデカン、1,4-ジアミノシクロヘキサン、1,10-ジアミノ-1,10-ジメチルデカン、12-ジアミノオクタデカン、2,2-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、ピペラジン、HN(CHO(CHO(CH)NH、HN(CHS(CHNH、HN(CHN(CH(CHNH等が挙げられる。
(ポリアミドイミド樹脂)
ポリアミドイミド樹脂としては、繰り返し単位にイミド結合とアミド結合とを有する樹脂が挙げられる。
より具体的には、ポリアミドイミド樹脂は、酸無水物基を有する3価のカルボン酸化合物(トリカルボン酸ともいう)と、ジイソシアネート化合物又はジアミン化合物と、の重合体が挙げられる。
トリカルボン酸としては、トリメリット酸無水物及びその誘導体が好ましい。トリカルボン酸の他に、テトラカルボン酸二無水物、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸などを併用してもよい。
ジイソシアネート化合物としては、3,3’-ジメチルビフェニル-4,4’-ジイソシアネート、2,2’-ジメチルビフェニル-4,4’-ジイソシアネート、ビフェニル-4,4’-ジイソシアネート、ビフェニル-3,3’-ジイソシアネート、ビフェニル-3,4’-ジイソシアネート、3,3’-ジエチルビフェニル-4,4’-ジイソシアネート、2,2’-ジエチルビフェニル-4,4’-ジイソシアネート、3,3’-ジメトキシビフェニル-4,4’-ジイソシアネート、2,2’-ジメトキシビフェニル-4,4’-ジイソシアネート、ナフタレン-1,5-ジイソシアネート、ナフタレン-2,6-ジイソシアネート等が挙げられる。
ジアミン化合物としては、上記のイソシアネートと同様の構造を有し、イソシアナト基の代わりにアミノ基を有する化合物が挙げられる。
(芳香族ポリエーテルケトン樹脂)
芳香族ポリエーテルケトン樹脂としては、例えば、ベンゼン環等の芳香環がエーテル結合及びケトン結合により直鎖状に結合した樹脂が挙げられる。
芳香族ポリエーテルケトン樹脂としては、例えば、エーテル結合とケトン結合とが交互に配置されたポリエーテルケトン(PEK)、エーテル結合、エーテル結合、及びケトン結合の順に配置されたポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、エーテル結合、ケトン結合、及びケトン結合の順に配置されたポリエーテルケトンケトン(PEKK)、エーテル結合、エーテル結合、ケトン結合、及びケトン結合の順に配置されたポリエーテルエーテルケトンケトン(PEEKK)、エステル結合を含むポリエーテルケトンエステル等が挙げられる。
単層全体に対する第1の樹脂の含有量は、機械的強度及び体積抵抗率調整等の観点から、60質量%以上95質量%以下であることが好ましく、70質量%以上95量%以下であることがより好ましく、75質量%以上90質量%以下であることが更に好ましい。
第1の層全体に対する第1の樹脂の含有量は、機械的強度及び体積抵抗率調整等の観点から、60質量%以上95質量%以下であることが好ましく、70質量%以上95量%以下であることがより好ましく、75質量%以上90質量%以下であることが更に好ましい。
第2の層全体に対する第2の樹脂の含有量は、機械的強度及び体積抵抗率調整等の観点から、60質量%以上95質量%以下であることが好ましく、70質量%以上95量%以下であることがより好ましく、75質量%以上90質量%以下であることが更に好ましい。
<導電性粒子>
単層又は第1の層に含まれる第1の導電性粒子としては、例えば、導電性カーボン粒子及び金属酸化物粒子よりなる群から選択される少なくとも1種が挙げられる。
導電性カーボン粒子としては、例えば、カーボンブラックが挙げられる。
カーボンブラックとしては、例えば、ケッチェンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、等が挙げられる。カーボンブラックとしては、表面が処理されたカーボンブラック(以下、「表面処理カーボンブラック」ともいう)を用いてもよい。
表面処理カーボンブラックは、その表面に、例えば、カルボキシ基、キノン基、ラクトン基、ヒドロキシ基等を付与して得られる。表面処理の方法としては、例えば、高温雰囲気下で空気と接触して反応させる空気酸化法、常温(例えば、22℃)下で窒素酸化物又はオゾンと反応させる方法、高温雰囲気下での空気酸化後、低温でオゾンにより酸化する方法等を挙げられる。
金属酸化物粒子としては、酸化錫粒子、酸化チタン粒子、酸化亜鉛粒子、酸化ジルコニウム粒子等が挙げられる。
第1の導電性粒子としては、金属粒子(例えばアルミニウム粒子、ニッケル粒子等)、イオン導電性粒子(例えばチタン酸カリウム粒子、LiCl粒子等)等も挙げられる。
第1の導電性粒子の個数平均一次粒径としては、例えば20nm以下の範囲が挙げられ、放電量を前記範囲に調整する観点から、18nm以下の範囲が好ましく、15nm以下の範囲がより好ましく、13nm以下の範囲がさらに好ましい。また、第1の導電性粒子の個数平均一次粒径としては、例えば2nm以上の範囲が挙げられ、放電量を前記範囲に調整する観点から、5nm以上の範囲が好ましく、8nm以上の範囲がより好ましい。
第2の導電性粒子の個数平均一次粒径としては、例えば2nm以上40nm以下の範囲が挙げられ、分散性、機械的強度、体積抵抗率、成膜性等の観点から、10nm以上40nm以下の範囲が好ましく、10nm以上35nm以下の範囲がより好ましく、10nm以上28nm以下の範囲がさらに好ましい。
無端ベルトが第1の層及び第2の層を有する場合、第1の導電性粒子の個数平均一次粒径は、第2の導電性粒子の個数平均一次粒径よりも小さいことが好ましい。第1の導電性粒子の個数平均一次粒径は、第2の導電性粒子の個数平均一次粒径の0.5倍以上1.1倍未満であることが好ましい。
導電性粒子の個数平均一次粒径は、次の方法により測定される。
まず、得られたベルトの各層から、ミクロトームにより、100nmの厚さの測定サンプルを採取し、本測定サンプルをTEM(透過型電子顕微鏡)により観察する。そして、導電性粒子50個の各々の投影面積に等しい円の直径(すなわち円相当径)を粒子径として、その平均値を個数平均一次粒径とする。
前記第1の樹脂がポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含むものであり、後述する第1の塗布液を用いて単層又は第1の層を形成する場合、第1の導電性粒子は、放電量を前記範囲に調整する観点から、これらの中でも、チャンネルブラックが好ましく、表面が処理されたチャンネルブラックがより好ましい。
第1の塗布液を用いて単層又は第1の層を形成する場合、第1の導電性粒子のpHとしては、例えば1.0以上5.5以下の範囲が挙げられ、放電量を前記範囲に調整する観点から、1.0以上3.0以下の範囲が好ましい。
また、後述する第2の塗布液を用いて第2の層を形成する場合、第2の導電性粒子のpHとしては、例えば1.0以上5.5以下の範囲が挙げられ、放電量を前記範囲に調整する観点から、1.0以上3.0以下の範囲が好ましい。
なお、無端ベルトが第1の塗布液を用いて形成された第1の層及び第2の塗布液を用いて形成された第2の層を有する場合、第1の導電性粒子のpHは、第2の導電性粒子のpHよりも小さいことが好ましい。
前記第1の樹脂がポリエーテルイミド樹脂、芳香族ポリエーテルエーテルケトン樹脂、及びポリフェニレンサルファイド樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含むものであり、後述する溶融押出により単層又は第1の層を形成する場合、第1の導電性粒子は、放電量を前記範囲に調整する観点から、これらの中でも、チャンネルブラック、ファーネスブラックが好ましく、その中でも表面が処理されていないものがより好ましい。
第1の導電性粒子は、1種の導電性粒子からなるものであってもよく、2種以上の導電性粒子の混合物であってもよい。
第2の層に含まれる第2の導電性粒子の具体例も、第1の導電性粒子の具体例と同様のものが挙げられる。
単層全体に対する第1の導電性粒子の含有量は、放電量を小さくする観点、強度確保の観点から、10質量%以上50質量%以下であることが好ましく、13質量%以上40質量%以下であることがより好ましく、15質量%以上30質量%以下であることが更に好ましい。
第1の層全体に対する第1の導電性粒子の含有量は、放電量を小さくする観点、強度確保の観点から、10質量%以上50質量%以下であることが好ましく、13質量%以上40質量%以下であることがより好ましく、15質量%以上30質量%以下であることが更に好ましい。
第2の層全体に対する第2の導電性粒子の含有量は、分散性、機械的強度、体積抵抗率調整の観点から、5質量%以上40質量%以下であることが好ましく、10質量%以上30質量%以下であることがより好ましく、20質量%以上30質量%以下であることが更に好ましい。
<その他の成分>
単層、第1の層、及び第2の層は、それぞれ、樹脂及び導電性粒子のほかに、その他の成分を含んでもよい。
その他の成分としては、例えば、導電性粒子以外の導電剤、ベルトの強度向上のためのフィラー、ベルトの熱劣化を防止するための酸化防止剤、流動性を向上させるための界面活性剤、耐熱老化防止剤等が挙げられる。
上記層にその他の成分が含まれる場合、その他の成分の含有量は、対象となる層の全質量に対して、0質量%超10質量%以下が好ましく、0質量%超5質量%以下がより好ましく、0質量%超1質量%以下が更に好ましい。
<無端ベルトの特性>
(無端ベルトの厚み)
単層の厚みは、ベルトの機械的強度の観点から、60μm以上120μm以下であることが好ましく、80μm以上120μm以下であることがより好ましい。
第1の層の厚みは、製造適性の観点、及び放電を抑制する観点から、1μm以上60μm以下であることが好ましく、3μm以上60μm以下であることがより好ましい。
第2の層の厚みは、ベルトの機械的強度の観点から、10μm以上80μm以下であることが好ましく、20μm以上40μm以下であることがより好ましい。
無端ベルトが第1の層及び第2の層を有する場合、凹凸紙への転写性の観点から、総厚みに対する第1の層の割合が3%以上90%以下であることが好ましく、5%以上80%以下であることがより好ましい。
なお、各層の膜厚は、以下のようにして測定する。
即ち、無端ベルトの厚み方向の断面を光学顕微鏡又は走査型電子顕微鏡により観察して、測定対象の層の厚みを10箇所測定し、この平均値を厚みとする。
(無端ベルトの体積抵抗率)
無端ベルトに500Vの電圧を10秒間印加した際の体積抵抗率の常用対数値は、凹凸紙への転写性の観点から、9.0(logΩ・cm)以上13.5(logΩ・cm)以下であることが好ましく、9.5(logΩ・cm)以上13.2(logΩ・cm)以下であることがより好ましく、10.0(logΩ・cm)以上12.5(logΩ・cm)以下であることが特に好ましい。
無端ベルトにおける500Vの電圧を10秒間印加した際の体積抵抗率の測定は、以下の方法により行う。
抵抗測定機として、微小電流計(Advantest社製R8430A)を用い、プローブとしてURプローブ(三菱ケミカルアナリテック(株)製)を使用し、体積抵抗率(logΩ・cm)について、無端ベルトを周方向に等間隔で6点、幅方向の中央部及び両端部について3点の計18点、電圧500V、印加時間10秒間、加圧1kgfで測定し、平均値を算出する。また、温度22℃、湿度55%RHの環境下で測定を行うものとする。
(無端ベルトの表面抵抗率)
無端ベルトの外周面に500Vの電圧を10秒間印加した際の表面抵抗率の常用対数値は、凹凸紙への転写性の観点から、10.0(logΩ/suq.)以上15.0(logΩ/suq.)以下であることが好ましく、10.5(logΩ/suq.)以上14.0(logΩ/suq.)以下であることがより好ましく、11.0(logΩ/suq.)以上13.5(logΩ/suq.)以下であることが特に好ましい。
なお、前記表面抵抗率の単位logΩ/suq.は、表面抵抗率を単位面積当たりの抵抗値の対数値で表すものあり、log(Ω/suq.)、logΩ/suquare、logΩ/□等とも表記する。
前記無端ベルトの外周面における500Vの電圧を10秒間印加した際の表面抵抗率の測定は、以下の方法により行う。
抵抗測定機として、微小電流計(Advantest社製R8430A)を用い、プローブとしてURプローブ(三菱ケミカルアナリテック(株)製)を使用し、無端ベルトの外周面の表面抵抗率(logΩ/suq.)について、無端ベルトの外周面を周方向に等間隔で6点、幅方向の中央部及び両端部について3点の計18点、電圧500V、印加時間10秒間、加圧1kgfで測定し、平均値を算出する。また、温度22℃、湿度55%RHの環境下で測定を行うものとする。
(無端ベルトの微小硬度)
無端ベルトの外周面における微小硬度は、350nN/mm以上650nN/mm以下が好ましく、430nN/mm以上645nN/mm以下がより好ましい。
無端ベルトの外周面における微小硬度を上記範囲に硬くすると、二次転写領域において、無端ベルトと二次転写部材との間で凹凸紙中の空気層を押し潰しやすくなり、さらに凹凸紙への転写性が向上する。
特に、無端ベルトの外周面における微小硬度を上記範囲とし、かつ二次転写部材と、無端ベルトを適用した中間転写体との当接圧を70N以上にすると、二次転写領域において、無端ベルトと二次転写部材との間で凹凸紙中の空気層を押し潰しやすくなり、さらに凹凸紙への転写性が向上する。
微小硬度は、圧子が試料にどれだけ侵入したかを測定する方法によって求めることができる。試験荷重P(mN)、圧子の試料への侵入量(押し込み深さ)D(μm)としたとき、表面微小硬度DHは下記式で定義される。
式:DH≡αP/D
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。
なお、無端ベルトの微小硬度は、下記の方法によって求められる。無端ベルトを5mm角程度に切り、その小片を瞬間接着剤で硝子版に固定する。この試料の表面の表面微小硬度を超微小硬度計DUH-201S(島津製作所社製)を用いて測定する。
測定条件は、以下の通りである。
測定環境:22℃、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:0.70gf
負荷速度:0.0145gf/sec
保持時間:5sec
(導電性粒子の空間分布)
本実施形態に係る無端ベルトの外周面の6.3μm×4.2μmの評価領域に存在する導電性粒子の空間分布において、粒子間距離rが0.05μm以上0.30μm以下における下記式(1)で表される統計量L(r)の積分値は、0以上0.1以下が好ましい。
以下、無端ベルトの外周面の6.3μm×4.2μmの評価領域に存在する導電性粒子の空間分布において、粒子間距離rが0.05μm以上0.30μm以下における式(1)で表される統計量L(r)の積分値を、「L(r)積分値」ともいう。
L(r)積分値を0以上0.1以下にすると、無端ベルトの外周面において、導電性粒子が細かく分散した状態となる。無端ベルトとしての中間転写体が記録媒体の凹凸に追従できず、凹凸紙の凸部において局所的に過剰な電界がかかったとしても、無端ベルトの外周面において細かく分散された導電点でそれぞれ小さな放電が起こり、電流が分散されることで、異常放電によるトナーの帯電量低下又は逆帯電が抑制され、さらに、転写性が向上すると推測される。
L(r)積分値は、凹凸紙への転写性の観点から、0以上0.08以下が好ましく、0以上0.06以下がより好ましい。
Figure 2022075315000003

前記式(1)中、rは前記粒子間距離を示し、K(r)は下記式(2)で表されるRipleyのK関数K(r)を示す。
Figure 2022075315000004

前記式(2)中、1(|X-X|≦r)は指示関数を示し、X及びXはそれぞれ点i及び点jの座標を示し、|X-X|は座標Xと座標Xとのユークリッド距離を示し、rは前記粒子間距離を示し、s(|X-X|)は下記式(3)で表される評価領域のエッジ補正係数s(x)を示し、x=|X-X|であり、Nは評価領域内における粒子の総数を示し、λは評価領域内における粒子の数密度を示す。
Figure 2022075315000005

前記式(3)中、L及びLはそれぞれ評価領域のx軸方向及びy軸方向における辺の長さ(μm)を示し、x=|X-X|であり、X及びXはそれぞれ点i及び点jの座標を示し、|X-X|は座標Xと座標Xとのユークリッド距離を示す。
L(r)積分値を上記範囲とする方法は、特に限定されるものではなく、例えば、導電性粒子として個数平均一次粒径の小さな粒子を用いる方法、用いる導電性粒子の種類を選択する方法、無端ベルトの製造過程における条件(例えば乾燥条件等)を調整する方法、などが挙げられる。
ここで、上記導電性粒子の空間分布は、無端ベルトの外周面を走査型電子顕微鏡(例えば、日立ハイテクノロジーズ社製、型番:SU8010)にて2万倍の倍率で観察し、得られた256階調画像を、必要に応じて解析ソフト(例えば、フリーソフトの「ImageJ」)を用いて閾値128にて二値化処理することで得る。そして、粒子間距離rが0.05μm以上0.30μm以下における統計量L(r)値を上記式に基づいて0.05μm毎に算出し、0.05μm以上0.30μm以下の範囲の積分値を得る。
<無端ベルトの製造方法>
本実施形態に係る無端ベルトの製造方法は、特に限定されるものではない。
無端ベルトの製造方法の一例では、例えば、第1の樹脂又はその前駆体と第1の導電性粒子と第1の溶媒とを含有する第1の塗布液を調製する第1の塗布液調製工程と、被塗布材の外周上に前記第1の塗布液を塗布して第1の塗布膜を形成する第1の塗布膜形成工程と、前記被塗布材の温度を上昇させながら前記第1の塗布膜を乾燥させる第1の乾燥工程と、を経る。上記無端ベルトの製造方法は、第1の塗布液調製工程、第1の塗布膜形成工程、及び第1の乾燥工程の他に、他の工程を経てもよい。他の工程としては、例えば第1の樹脂の前駆体を用いる場合、第1の乾燥工程によって乾燥された第1の塗布膜を焼成する第1の焼成工程等が挙げられる。
単層体である無端ベルトを製造する場合、上記第1の塗布液調製工程、第1の塗布膜形成工程、及び第1の乾燥工程を経ることで、被塗布材の外周面に、第1の樹脂及び第1の導電性粒子を含む単層が形成される。なお、単層は、例えば、第1の樹脂と第1の導電性粒子とを含むペレットを作製し、このペレットを溶融押出することで形成されたものであってもよい。
積層体である無端ベルトを製造する場合、例えば、前記第1の塗布液調製工程、第1の塗布膜形成工程、及び第1の乾燥工程を経ることで、被塗布材上に形成された第2の層の外周面に、第1の樹脂及び第1の導電性粒子を含む第1の層が形成される。
積層体である無端ベルトを製造する場合、第2の層は、例えば、第2の樹脂又はその前駆体と第2の導電性粒子と第2の溶媒とを含有する第2の塗布液を調製する第2の塗布液調製工程と、被塗布材の外周上に前記第2の塗布液を塗布して第2の塗布膜を形成する第2の塗布膜形成工程と、第2の塗布膜を乾燥させる第2の乾燥工程と、を経ることで、被塗布材の外周面に形成される。なお、第2の層は、例えば、第2の樹脂と第2の導電性粒子とを含むペレットを作製し、このペレットを溶融押出することで形成されたものであってもよい。
(塗布液調製工程)
第1の塗布液調製工程では、第1の樹脂又はその前駆体と第1の導電性粒子と第1の溶媒とを含有する第1の塗布液を調製する。例えば、第1の樹脂がポリイミド樹脂であり、第1の導電性粒子がカーボンブラックである場合、第1の塗布液として、例えば、カーボンブラックが分散し、かつ、ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミック酸が第1の溶媒に溶解した溶液を調整する。また、例えば、第1の樹脂がポリアミドイミド樹脂であり、第1の導電性粒子がカーボンブラックである場合、第1の塗布液として、例えば、カーボンブラックが分散し、かつ、ポリアミドイミド樹脂が第1の溶媒に溶解した溶液を調整する。
第1の塗布液を調製する方法としては、第1の導電性粒子の凝集体を粉砕する観点から、また、第1の導電性粒子の分散性を高める観点から、ボールミル、ジェットミル等の粉砕機を用いて、分散処理を行うことが好ましい。
第1の溶媒は、特に制限はなく、第1の樹脂として用いる樹脂の種類等に応じて適宜決定すればよい。例えば、第1の樹脂としてポリイミド樹脂又はポリアミドイミド樹脂である場合、第1の溶媒として、後述する極性溶剤が好ましく用いられる。
極性溶剤として、例えば、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)、N,N-ジエチルアセトアミド(DEAc)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ヘキサメチレンホスホルアミド(HMPA)、N-メチルカプロラクタム、N-アセチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン(N,N-ジメチルイミダゾリジノン、DMI)等が挙げられ、これらは1種単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
なお、第2の塗布液調製工程を経る場合、第2の塗布液調製工程において、第2の樹脂と第2の導電性粒子と第2の溶媒とを含有する第2の塗布液を調製する。第2の樹脂及び第2の導電性粒子は前述のとおりであり、第2の塗布液の調製方法及び第2の溶媒は前記第1の塗布液の調製方法及び第1の溶媒とそれぞれ同様である。
(塗布膜形成工程)
第1の塗布膜形成工程では、被塗布材の外周上に前記第1の塗布液を塗布して第1の塗布膜を形成する。
被塗布材としては、例えば、円筒状又は円柱状の金型等が挙げられる。被塗布材は、前記金型の外周面を離型剤処理したものであってもよい。単層体である無端ベルトを製造する場合、第1の塗布膜形成工程では、例えば、上記被塗布材又は離型剤処理した被塗布材の外周面に直接第1の塗布液を塗布する。積層体である無端ベルトを製造する場合、第1の塗布膜形成工程では、例えば、第2の層又は第2の塗布膜が形成された被塗布材の外周面に第1の塗布液を塗布する。
第1の塗布液の塗布方法としては、例えば、スプレー塗布法、らせん塗布(フローコート)法、ブレード塗布法、ワイヤーバー塗布法、浸漬塗布法、ビード塗布法、エアーナイフ塗布法、カーテン塗布法等の公知の方法が挙げられる。
なお、第2の塗布膜形成工程を経る場合、第2の塗布膜形成工程において、被塗布材の外周上に第2の塗布液を塗布して第2の塗布膜を形成する。第2の塗布液の塗布方法も、第1の塗布液の塗布方法と同様である。
(乾燥工程)
第1の乾燥工程では、第1の塗布膜形成工程において形成された第1の塗布膜を乾燥させる。第1の乾燥工程によって、第1の塗布膜中に含まれる第1の溶媒が除去され、単層又は第1の層が得られる。
第1の塗布膜を乾燥させる方法としては、例えば、第1の塗布膜に熱風を供給する方法、被塗布材を加熱する方法等が挙げられる。
第1の乾燥工程では、乾燥工程における被塗布材の温度の積分平均値をA℃、乾燥を開始してから被塗布材の温度が積分平均値A℃となるまでの時間をBminとしたとき、積分平均昇温速度A/B(℃/min)が5.74℃/min以上であることが好ましい。上記積分平均昇温速度A/B(℃/min)が5.74℃/min以上であることにより、中間転写体として用いたときの凹凸紙への転写性に優れる無端ベルトが得られる。その理由は定かではないが、以下のように推測される。
具体的には、積分平均昇温速度A/Bが大きいと、第1の塗布膜がはやく乾燥するため、第1の塗布膜内において第1の導電性粒子の凝集が起こる前に固定化されることで、第1の導電性粒子の良好な分散状態が保たれた層が得られる。そして、得られた層内において第1の導電性粒子が細かく分散されることにより、放電特性を満たしやすく、中間転写体として用いたときの凹凸紙への転写性に優れる無端ベルトとなると推測される。
ここで、上記積分平均昇温速度A/Bは、まず、乾燥工程における被塗布材の温度の時間変化を温度計(例えば、グラフテック社K熱電対、型番:JBS-7115-5M-K)をグラフテック社データレコーダー(型番:GL240)に接続することにより測定する。そして、乾燥開始からの被塗布材の温度の積分値(面積)が、乾燥開始から乾燥終了までにおける被塗布材の温度の積分値(面積)の半分になるときの温度を「積分平均値(A℃)」とし、乾燥を開始してから被塗布材の温度が積分平均値A℃となるまでの時間(Bmin)を求め、積分平均昇温速度A/B(℃/min)を算出する。
積分平均昇温速度A/B(℃/min)は、5.74℃/min以上であることがより好ましく、8.0℃/min以上であることがさらに好ましい。
積分平均昇温速度A/Bを上記範囲に制御する方法は、特に限定されるものではなく、例えば第1の塗布膜の表面に熱風を供給することで第1の塗布膜を乾燥させる場合、第1の塗布膜表面における熱風の速度を調整する方法、熱風の温度を調整する方法等が挙げられる。
第1の塗布膜表面における熱風の速度としては、例えば0.1m/s以上50m/s以下の範囲が挙げられ、1m/s以上40m/s以下の範囲が好ましく、1m/s以上20m/s以下の範囲がより好ましい。
ここで、第1の塗布膜表面における熱風の速度は、以下のようにして測定される。具体的には、風速計(TM350、TASCO社製)を用いて、プローブを塗膜表面に設置し、測定をする。
第1の塗布膜表面における熱風の温度としては、例えば100℃以上280℃以下の範囲が挙げられ、100℃以上250℃以下の範囲が好ましく、110℃以上235℃以下の範囲がより好ましい。
第1の塗布膜表面における熱風の温度は、温度計(例えば、グラフテック社K熱電対、型番:JBS-7115-5M-K)をグラフテック社データレコーダー、型番:GL240に接続すること)により測定される。
第1の塗布膜の表面に熱風を供給する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、乾燥炉の熱風をスリットノズルから第1の塗布膜の表面に向かって吹き出す方法、乾燥炉の熱風を第1の塗布膜に直接供給する方法等が挙げられる。その中でも、第1の塗布膜表面における熱風の速度を制御しやすくなる観点から、スリットノズルを用いる方法が好ましい。
なお、第2の乾燥工程を経る場合、第2の乾燥工程において、第2の塗布膜形成工程で形成された第2の塗布膜を乾燥させる。第2の塗布膜を乾燥させる方法は、第1の塗布膜を乾燥させる方法と同様である。第2の乾燥工程は、第1の塗布膜形成工程が行われる前に完了していてもよく、第2の乾燥工程が完了する前に第1の塗布膜形成工程が行われ、第1の乾燥工程が第2の乾燥工程の一部を兼ねていてもよい。
(焼成工程)
前記のように、無端ベルトの製造方法は、第1の焼成工程を経るものであってもよい。第1の焼成工程では、第1の乾燥工程によって乾燥された第1の塗布膜を加熱することで焼成する。例えば第1の樹脂がポリイミド樹脂である場合、第1の焼成工程によって第1の塗布膜に含まれるポリアミック酸がイミド化され、ポリイミドが得られる。
第1の焼成工程における加熱温度は、例えば150℃以上450℃以下の範囲が挙げられ、200℃以上430℃以下の範囲が好ましい。また、第1の焼成工程における加熱時間は、例えば20分間以上180分間以下の範囲が挙げられ、60分間以上150分以下の範囲が好ましい。
なお、積層体である無端ベルトを製造する場合において、第2の塗布液調製工程、第2の塗布膜形成工程、及び第2の乾燥工程を経て第2の層を形成する場合、第2の乾燥工程によって乾燥された第2の塗布膜を焼成する第2の焼成工程を経てもよい。第2の焼成工程は、第1の焼成工程を兼ねたものであってもよい。
[転写装置]
本実施形態に係る転写装置は、外周面にトナー像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー像を前記中間転写体の外周面に一次転写する一次転写部材を有する一次転写装置と、中間転写体の外周面に接触して配置され、中間転写体の外周面に転写されたトナー像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写部材を有する二次転写装置と、を備える。そして、中間転写体として、上記本実施形態に係る無端ベルトが適用される。
一次転写装置において、一次転写部材は、中間転写体を挟んで像保持体に対向して配置される。一次転写装置においては、上記一次転写部材により中間転写体に対しトナーの帯電極性と逆極性の電圧を付与することで、トナー像が中間転写体の外周面に一次転写される。
二次転写装置は、二次転写部材は、中間転写体のトナー像保持側に配置される。そして、二次転写装置は、例えば、二次転写部材と共に、中間転写体のトナー像保持側と反対側に配置される背面部材と、を備える。二次転写装置においては、中間転写体及び記録媒体を二次転写部材と背面部材とで挟み込み転写電界を形成することで、中間転写体上のトナー像が記録媒体に二次転写される。
二次転写部材は、二次転写ロールであってもよいし、二次転写ベルトであってもよい。なお、背面部材は、例えば、背面ロールが適用される。
なお、本実施形態に係る転写装置は、複数の中間転写体を介して、トナー像を記録媒体の表面に転写する転写装置であってもよい。つまり、転写装置は、例えば、像保持体から第1中間転写体にトナー像を一次転写し、さらに、第1中間転写体から第2中間転写体にトナー像を二次転写した後、第二中間転写体から記録媒体にトナー像を三次転写する転写装置であってもよい。
転写装置が、複数の中間転写体を備える場合、記録媒体にトナー像を転写する中間転写体に、少なくとも上記本実施形態に係る無端ベルトを適用する。
ここで、本実施形態に係る転写装置において、二次転写部材は中間転写体の外周面に接触して配置されることがよい。この場合、二次転写部材と中間転写体との当接圧は、1.5N/cm以上が好ましく、2.1N/cm以上がより好ましく、2.7N/cm以上6.1N/cm以下がさらに好ましい。
当接圧を上記範囲に高くすると、二次転写領域において、無端ベルトと二次転写部材との間で凹凸紙中の空気層を押し潰しやすくなり、さらに凹凸紙への転写性が向上する。
特に、中間転写体の外周面における微小硬度を350nN/mm以上650nN/mm以下とし、かつ二次転写部材と中間転写体との当接圧を70N以上とすると、二次転写領域において、無端ベルトと二次転写部材との間で凹凸紙中の空気層を押し潰しやすくなり、さらに凹凸紙への転写性が向上する。
[画像形成装置]
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成装置と、記像保持体の表面に形成された前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写装置と、を備える。そして、転写装置は、上記本実施形態に係る転写装置が適用される。
トナー像形成装置は、例えば、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電装置と、帯電した像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、トナーを含む現像剤により、像保持体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、を備える装置が例示される。
本実施形態に係る画像形成装置は、記録媒体の表面に転写されたトナー像を定着する定着手段を備える装置;トナー像の転写後、帯電前の像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置;トナー像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置;像保持体の温度を上昇させ、相対温度を低減させるための像保持体加熱部材を備える装置等の周知の画像形成装置が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置は、乾式現像方式の画像形成装置、湿式現像方式(液体現像剤を利用した現像方式)の画像形成装置のいずれであってもよい。
なお、本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、像保持体を備える部分が、画像形成装置に対して着脱されるカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。プロセスカートリッジとしては、例えば、トナー像形成装置と転写装置とを備えるプロセスカートリッジが好適に用いられる。
ここで、本実施形態に係る画像形成装置では、トナーとして体積平均粒径が5μm以下であるトナー(以下「小径トナー」ともいう)を用いても、凹凸紙への転写性に優れる。小径トナーを用いて画像形成を行うと、画像の解像度が高まり高画質な画像が得られる。一方で、小径トナーは、体積当たりの帯電量が大きくなることで、二次転写領域において転写電圧を印加したときに異常放電を起こしやすい。加えて、小径トナーはファンデルワールス力が強いため、異常放電によるトナーの逆帯電化が起こると画像の白抜けが顕著となりやすい。
しかしながら、本実施形態では、転写装置の中間転写体として放電特性を満たす無端ベルトを用いているため、中間転写体の外周面において導電点が細かく分散され、上記異常放電が起こりにくい。そのため、小径トナーを用いても画像の白抜けが抑制され、凹凸紙への転写性に優れると推測される。
なお、トナーの体積平均粒径としては、2μm以上5μm以下の範囲が好ましく、3.5μm以上4.8μm以下の範囲がより好ましい。
なお、トナーの体積平均粒径は、コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター社製)を用い、電解液はISOTON-II(ベックマン・コールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積を小径側から累積分布を描いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径と定義する。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例について図面を参照しつつ説明する。ただし、本実施形態に係る画像形成装置は、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
(画像形成装置)
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の構成を示した概略構成図である。
本実施形態に係る画像形成装置100は、図1に示すように、例えば、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であって、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット1Y、1M、1C、1K(トナー像形成装置の一例)と、各画像形成ユニット1Y、1M、1C、1Kにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト15に順次転写(一次転写)させる一次転写部10と、中間転写ベルト15上に転写された重畳トナー像を記録媒体である用紙Kに一括転写(二次転写)させる二次転写部20と、二次転写された画像を用紙K上に定着させる定着装置60と、を備えている。また、画像形成装置100は、各装置(各部)の動作を制御する制御部40を有している。
画像形成装置100の各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、表面に形成されるトナー像を保持する、矢印A方向に回転する感光体11(像保持体の一例)を備えている。
感光体11の周囲には、帯電手段の一例として、感光体11を帯電させる帯電器12が設けられ、潜像形成手段の一例として、感光体11上に静電潜像を書込むレーザ露光器13(図中露光ビームを符号Bmで示す)が設けられている。
また、感光体11の周囲には、現像手段の一例として、各色成分トナーが収容されて感光体11上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器14が設けられ、感光体11上に形成された各色成分トナー像を一次転写部10にて中間転写ベルト15に転写する一次転写ロール16が設けられている。
更に、感光体11の周囲には、感光体11上の残留トナーが除去される感光体クリーナ17が設けられ、帯電器12、レーザ露光器13、現像器14、一次転写ロール16及び感光体クリーナ17の電子写真用デバイスが感光体11の回転方向に沿って順次配設されている。これらの画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、中間転写ベルト15の上流側から、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の順に、略直線状に配置されている。
中間転写ベルト15は、各種ロールによって図1に示すB方向に目的に合わせた速度で循環駆動(回転)されている。この各種ロールとして、定速性に優れたモータ(不図示)により駆動されて中間転写ベルト15を回転させる駆動ロール31、各感光体11の配列方向に沿って略直線状に延びる中間転写ベルト15を支持する支持ロール32、中間転写ベルト15に対して張力を与えると共に中間転写ベルト15の蛇行を防止する補正ロールとして機能する張力付与ロール33、二次転写部20に設けられる背面ロール25、中間転写ベルト15上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けられるクリーニング背面ロール34を有している。
一次転写部10は、中間転写ベルト15を挟んで感光体11に対向して配置される一次転写ロール16で構成されている。そして、一次転写ロール16は中間転写ベルト15を挟んで感光体11に圧接配置され、更に一次転写ロール16にはトナーの帯電極性(マイナス極性とする。以下同様。)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体11上のトナー像が中間転写ベルト15に順次、静電吸引され、中間転写ベルト15上において重畳されたトナー像が形成されるようになっている。
二次転写部20は、背面ロール25と、中間転写ベルト15のトナー像保持面側に配置される二次転写ロール22と、を備えて構成されている。
背面ロール25は、表面抵抗率が1×10Ω/□以上1×1010Ω/□以下となるように形成され、硬度は、例えば、70°(アスカーC:高分子計器社製、以下同様。)に設定される。この背面ロール25は、中間転写ベルト15の裏面側に配置されて二次転写ロール22の対向電極を構成し、二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール26が接触配置されている。
一方、二次転写ロール22は、体積抵抗率が107.5Ωcm以上108.5Ωcm以下の円筒ロールである。そして、二次転写ロール22は中間転写ベルト15を挟んで背面ロール25に圧接配置され、更に二次転写ロール22は接地されて背面ロール25との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部20に搬送される用紙K上にトナー像を二次転写する。
また、中間転写ベルト15の二次転写部20の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト15上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト15の外周面をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング部材35が接離自在に設けられている。
また、二次転写ロール22の二次転写部20の下流側には、二次転写後の二次転写ロール22上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト15の外周面をクリーニングする二次転写ロールクリーニング部材22Aが設けられている。二次転写ロールクリーニング部材22Aは、クリーニングブレードが例示される。ただし、クリーニングロールであってもよい。
なお、中間転写ベルト15、一次転写ロール16、及び二次転写ロール22が、転写装置の一例に該当する。
ここで、画像形成装置100は、二次転写ロール22に代えて、二次転写ベルト(二次転写部材の一例)を備える構成であってもよい。具体的には、図2に示すように、画像形成装置100は、二次転写ベルト23と、中間転写ベルト15および二次転写ベルト23を介して背面ロール25に対向配置されている駆動ロール23Aと、駆動ロール23Aと共に二次転写ベルト23を張架するアイドラロール23Bと、を備えた二次転写装置を備えてもよい。
一方、イエローの画像形成ユニット1Yの上流側には、各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kにおける画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ(ホームポジションセンサ)42が配設されている。また、黒の画像形成ユニット1Kの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ43が配設されている。この基準センサ42は、中間転写ベルト15の裏側に設けられたマークを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部40からの指示により、各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは画像形成を開始するように構成されている。
更に、本実施形態に係る画像形成装置では、用紙Kを搬送する搬送手段として、用紙Kを収容する用紙収容部50、この用紙収容部50に集積された用紙Kを予め定められたタイミングで取り出して搬送する給紙ロール51、給紙ロール51により繰り出された用紙Kを搬送する搬送ロール52、搬送ロール52により搬送された用紙Kを二次転写部20へと送り込む搬送ガイド53、二次転写ロール22により二次転写された後に搬送される用紙Kを定着装置60へと搬送する搬送ベルト55、用紙Kを定着装置60に導く定着入口ガイド56を備えている。
次に、本実施形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。
本実施形態に係る画像形成装置では、図示しない画像読取装置や図示しないパーソナルコンピュータ(PC)等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置により画像処理が施された後、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kによって作像作業が実行される。
画像処理装置では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、Y、M、C、Kの4色の色材階調データに変換され、レーザ露光器13に出力される。
レーザ露光器13では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームBmを画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの各々の感光体11に照射している。画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの各感光体11では、帯電器12によって表面が帯電された後、このレーザ露光器13によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kによって、Y、M、C、Kの各色のトナー像として現像される。
画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの感光体11上に形成されたトナー像は、各感光体11と中間転写ベルト15とが接触する一次転写部10において、中間転写ベルト15上に転写される。より具体的には、一次転写部10において、一次転写ロール16により中間転写ベルト15の基材に対しトナーの帯電極性(マイナス極性)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が付加され、トナー像を中間転写ベルト15の外周面に順次重ね合わせて一次転写が行われる。
トナー像が中間転写ベルト15の外周面に順次一次転写された後、中間転写ベルト15は移動してトナー像が二次転写部20に搬送される。トナー像が二次転写部20に搬送されると、搬送手段では、トナー像が二次転写部20に搬送されるタイミングに合わせて給紙ロール51が回転し、用紙収容部50から目的とするサイズの用紙Kが供給される。給紙ロール51により供給された用紙Kは、搬送ロール52により搬送され、搬送ガイド53を経て二次転写部20に到達する。この二次転写部20に到達する前に、用紙Kは一旦停止され、トナー像が保持された中間転写ベルト15の移動タイミングに合わせて位置合わせロール(不図示)が回転することで、用紙Kの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。
二次転写部20では、中間転写ベルト15を介して、二次転写ロール22が背面ロール25に加圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Kは、中間転写ベルト15と二次転写ロール22との間に挟み込まれる。その際に、給電ロール26からトナーの帯電極性(マイナス極性)と同極性の電圧(二次転写バイアス)が印加されると、二次転写ロール22と背面ロール25との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト15上に保持された未定着トナー像は、二次転写ロール22と背面ロール25とによって加圧される二次転写部20において、用紙K上に一括して静電転写される。
その後、トナー像が静電転写された用紙Kは、二次転写ロール22によって中間転写ベルト15から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写ロール22の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト55へと搬送される。搬送ベルト55では、定着装置60における最適な搬送速度に合わせて、用紙Kを定着装置60まで搬送する。定着装置60に搬送された用紙K上の未定着トナー像は、定着装置60によって熱及び圧力で定着処理を受けることで用紙K上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Kは、画像形成装置の排出部に設けられた排紙収容部(不図示)に搬送される。
一方、用紙Kへの転写が終了した後、中間転写ベルト15上に残った残留トナーは、中間転写ベルト15の回転に伴ってクリーニング部まで搬送され、クリーニング背面ロール34及び中間転写ベルトクリーナ35によって中間転写ベルト15上から除去される。
以上、本実施形態について説明したが、上記実施の形態に限定的に解釈されるものではなく、種々の変形、変更、改良が可能である。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」はすべて質量基準である。
[無端ベルトの作製]
<無端ベルトA1の作製>
-ポリアミック酸の合成-
分子鎖の両末端がアミノ基であるポリアミック酸として、ポリアミック酸DA-A1と、分子鎖の両末端がカルボキシ基であるポリアミック酸として、ポリアミック酸DC-A1とを下記の方法によって合成した。
-ポリアミック酸溶液DA-A1の調製-
N-メチル-2-ピロリドン(以下「NMP」と略す)800g中に、ジアミン化合物として、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(以下「ODA」と略す)83.48g(416.9ミリモル)を加え、常温(25℃)で攪拌させながら溶解した。
次いで、テトラカルボン酸二無水物として、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(以下「BPDA」と略す)116.52g(396.0ミリモル)を徐々に添加した。テトラカルボン酸二無水物の添加、溶解後、反応液の温度を60℃まで加熱して、その後反応液温度を保持したまま20時間重合反応を行い、ポリアミック酸DA-A1及びNMPを含む反応液を得た。
得られた反応液を、#800のステンレスメッシュを用いてろ過して室温(25℃)まで冷却をして25℃における溶液粘度2.0Pa・sのポリアミック酸溶液DA-A1を得た。
なお、ポリアミック酸溶液の溶液粘度は、東機産業社製、E型回転粘度計、TV-20Hを用い、標準ローター(1°34“×R24)で、測定温度:25℃、回転数:0.5rpm(100Pa・s以上)、1rpm(100Pa・s未満)の条件にて測定を行った値である。
以下の合成例で得られたポリアミック酸溶液の溶液粘度も同様に測定した値である。
-ポリアミック酸溶液DC-A1の調製-
ODAを79.57g(397.4ミリモル)、BPDAを120.43g(409.3ミリモル)とした以外は、合成例1と同様にして、ポリアミック酸DC-A1及びNMPを含む溶液粘度6.0Pa・sのポリアミック酸溶液DC-A1を得た。
-塗布液A1(第2の塗布液)の調製-
・ポリアミック酸溶液DA-A1(固形分濃度:45質量%) 70質量部
・ポリアミック酸溶液DC-A1(固形分濃度:15質量%) 30質量部
・酸性カーボンブラック(乾燥状態;導電性粒子)
〔SPECIAL BLACK4 :オリオンエンジニアドカーボンズ社製、pH4.5、揮発分:18.0%、ガスブラック(すなわちチャンネルブラック)、個数平均一次粒径:25nm(以下「SB-4」と略する)〕 26質量部
上記組成のポリアミック酸溶液DA-A1及びポリアミック酸溶液DC-A1を混合し、SB-4を添加してポールミルにて30℃にて12時間分散処理することによりポリアミック酸溶液の混合液に分散した。その後、SB-4が分散した混合液を、#400ステンレスメッシュでろ過して、第2の塗布液である塗布液A1を得た。
-塗布液B1(第1の塗布液)の調製-
・ポリアミック酸溶液DA-A1(固形分濃度:45質量%) 70質量部
・ポリアミック酸溶液DC-A1(固形分濃度:15質量%) 30質量部
・酸性カーボンブラック(乾燥状態;導電性粒子)
〔Color Black FW200、オリオンエンジニアドカーボンズ社製、ガスブラック(すなわちチャンネルブラック)、個数平均一次粒径:13nm、pH:3.0(以下「FW200」と略する)〕 18質量部
上記組成のポリアミック酸溶液DA-A1及びポリアミック酸溶液DC-A1を混合し、FW200を添加してポールミルにて30℃にて12時間分散処理することによりポリアミック酸溶液の混合液に分散した。その後、FW200が分散した混合液を、#800ステンレスメッシュでろ過して、第1の塗布液である塗布液B1を得た。
-被塗布材の離型剤処理-
被塗布材として、外径366mm、長さ400mmのSUS材料製円筒型金型を用意し、その外周面にシリコーン系離型剤(信越化学工業社製、品名:セパコートSP)を塗布し、乾燥処理(離型剤処理)を行った。
-第2の塗布膜の形成-
離型剤処理を施した円筒型金型を周方向に10rpmの速度で回転させながら、円筒型金型端部より、上記塗布液A1を口径1.0mmディスペンサーより吐出し、金型上に設置した金属ブレードにて一様の圧力で押し付けて塗布を行った。ディスペンサーユニットを円筒型金型の軸方向に100mm/分の速度で移動させることによって塗布液A1を円筒型金型上に螺旋状に塗布し、第2の塗布膜を形成した。
-第2の塗布膜の乾燥-
その後、金型及び第2の塗布膜を乾燥炉中で140℃空気雰囲気下、10rpmで回転させながら15分乾燥処理を行った。
乾燥後、第2の塗布膜より溶媒が揮発することで、第2の塗布膜は自己支持性を有するポリアミック酸樹脂成形品(基材1)と変化した。
-第1の塗布膜の形成及び乾燥-
塗布液B1を、塗布液A1の塗布と同様の回転塗布法により基材1の外周面に塗布して第1の塗布膜を形成した後、乾燥炉中で第1の塗布膜を140℃空気雰囲気下、10rpmで回転させながら15分乾燥処理を行った。なお、第1の塗布膜の乾燥工程における積分平均昇温速度A/Bは6.00℃/minであった。
-焼成-
次に、到達温度320℃としたオーブンに4時間入れ、無端ベルトを得た。無端ベルトの全体膜厚(基材層と表面層との合計膜厚)は80μmであり、そのうち基材層の膜厚は26.7μm、表面層の膜厚は53.3μmであった。
金型から無端ベルトを取り外し、抜き取った無端ベルトを保持具に張架し、挿入角を調整したカッターにて切断し、φ366mm、幅369mmの環状体を得た。このようにして作製した無端ベルトを無端ベルトA1とした。
なお、無端ベルトA1における基材層全体に対する導電性粒子の含有量は22質量%であり、表面層全体に対する導電性粒子の含有量は18質量%である。
また、ベルトA1について前述の方法で体積抵抗率及び外周面の表面抵抗率を測定したところ、体積抵抗率の常用対数値は11.5(logΩ・cm)、表面抵抗率の常用対数値は11.5(logΩ/suq.)であった。
<無端ベルトA2の作製>
第1の塗布膜の乾燥工程において、140℃空気雰囲気下で15分乾燥処理を行う代わりに、115℃空気雰囲気下で20分乾燥処理を行った以外は、無端ベルトA1と同様にして、無端ベルトA2を得た。無端ベルトA2の全体膜厚(基材層と表面層との合計膜厚)は80μmであり、そのうち基材層の膜厚は26.7μm、表面層の膜厚は53.3μmであった。なお、第1の塗布膜の乾燥工程における積分平均昇温速度A/Bは5.6℃/minであった。
なお、無端ベルトA2における基材層全体に対する導電性粒子の含有量は22質量%であり、表面層全体に対する導電性粒子の含有量は19質量%である。
また、無端ベルトA2について前述の方法で体積抵抗率及び外周面の表面抵抗率を測定したところ、体積抵抗率の常用対数値は11.8(logΩ・cm)、表面抵抗率の常用対数値は12.0(logΩ/suq.)であった。
<無端ベルトB1の作製>
全芳香族系ポリイミドワニス(固形分率:18質量%、ユニチカ製、ユーイミドKX、溶剤:NMP)1000gに、第1の導電性粒子として酸化処理ガスブラック(チャンネルブラック、オリオンエンジニアドカーボンズ製、FW200、個数平均一次粒径:13nm)36g(20phr)を添加したものを、高圧衝突型分散機(ジーナス製)により200MPaの圧力にてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに、2分割したスラリーを衝突させることを5回行うことで分散し、第1の塗布液である塗布液B2を得た。
得られた塗布液B2を、フローコート法にてφ366のSUS製パイプ外面に所定の膜厚が得られるように塗布し、150℃で30分回転乾燥後、320℃のオーブンに4時間入れた後取り出すことで、無端ベルトが外面に形成されたSUS製パイプを得た。無端ベルトの全体膜厚(すなわち、単層の膜厚)は80μmであった。なお、乾燥工程における積分平均昇温速度A/Bは8.0℃/minであった。
外面にコートされた無端ベルトをSUS製パイプより取り外し、幅369mmになるようにカットし、無端ベルトB1を得た。なお、無端ベルトB1全体に対する導電性粒子の含有量は22質量%である。
また、無端ベルトB1について前述の方法で体積抵抗率及び外周面の表面抵抗率を測定したところ、体積抵抗率の常用対数値は10.1(logΩ・cm)、表面抵抗率の常用対数値は10.0(logΩ/suq.)であった。
<無端ベルトB2の作製>
第1の導電性粒子として、硝酸処理スルホン酸ナトリウム化処理ファーネスブラック(キャボット製、EMPEROR2000、個数平均一次粒径:9nm)を13.5g(8phr)用い、高圧衝突型分散機(ジーナス製)によりスラリーを衝突させることを20回行う事以外は、無端ベルトB1と同様にして無端ベルトB2を得た。無端ベルトB2の全体膜厚(すなわち、単層の膜厚)は80μmであった。また、ベルトB2全体に対する導電性粒子の含有量は7.4質量%である。
また、ベルトB5について前述の方法で体積抵抗率及び外周面の表面抵抗率を測定したところ、体積抵抗率の常用対数値は9.9(logΩ・cm)、表面抵抗率の常用対数値は9.6(logΩ/suq.)であった。
<ベルトB3の作製>
-第1の塗布膜の形成及び乾燥-
外径366mm、厚さ10mmのSUS金型の外周上に、フローコート法にて、所望の膜厚が得られるように、無端ベルトB2と同じポリイミド前駆体溶液を塗布して第1の塗布膜を形成し、以下のようにして乾燥を行った。
具体的には、ダウンフロー型の熱風乾燥炉の噴出し部に設置したスリットノズル(大浩研熱製:DLXシリーズ、スリット幅0.8mm)を用いて、金型近傍の風速を6m/sとし、200℃で18分間加熱した。乾燥工程における積分平均昇温速度A/Bは8.24℃/minであった。
乾燥後に320℃で4時間焼成し無端ベルトを得た。無端ベルトの全体膜厚(すなわち、単層の膜厚)は80μmであった。
得られた無端ベルトを脱型し、ベルト幅369mmになるようカットして無端ベルトB3を得た。無端ベルトB3全体に対する導電性粒子の含有量は19質量%である。
また、無端ベルトB3について前述の方法で体積抵抗率及び外周面の表面抵抗率を測定したところ、体積抵抗率の常用対数値は11.5(logΩ・cm)、表面抵抗率の常用対数値は11.3(logΩ/suq.)であった。
<ベルトC1の作製>
無端ベルトA1の作製に使用した塗布液B1に、ポリアニリン樹脂(シグマ・アルドリッチ社製:912409)を10質量%混合することで、第1の塗布液である塗布液C1を得た。
無端ベルトA1の作製に用いた被塗布材と同じ金型を用意し、同様の離型剤処理を行った。
無端ベルトA1の作製における塗布液A1の塗布と同様の回転塗布法により、塗布液C1を、上記離型剤処理後の被塗布材の外周面に塗布して第1の塗布膜を形成した後、乾燥炉中で第1の塗布膜を150℃空気雰囲気下、10rpmで回転させながら15分乾燥処理を行った。なお、第1の塗布膜の乾燥工程における積分平均昇温速度A/Bは6.0℃/minであった。
次に、到達温度290℃としたオーブンに4時間入れ、無端ベルトを得た。無端ベルトC1の全体膜厚(すなわち、単層の膜厚)は80μmであった。
金型から無端ベルトを取り外し、無端ベルトA1と同様の切断を行い、φ366mm、幅369.5mmの無端ベルトC1を得た。
なお、ベルトC1全体に対する導電性粒子の含有量は19質量%である。
また、ベルトC1について前述の方法で体積抵抗率及び外周面の表面抵抗率を測定したところ、体積抵抗率の常用対数値は10.3(logΩ・cm)、表面抵抗率の常用対数値は10.5(logΩ/suq.)であった。
<ベルトC2の作製>
無端ベルトA1の作製に使用した塗布液B1に、ポリエチレングリコール樹脂(シグマ・アルドリッチ社製:649805)を10質量%混合することで、第1の塗布液である塗布液C2を得た。
無端ベルトA1の作製に用いた被塗布材と同じ金型を用意し、同様の離型剤処理を行った。
無端ベルトA1の作製における塗布液A1の塗布と同様の回転塗布法により、塗布液C1を、上記離型剤処理後の被塗布材の外周面に塗布して第1の塗布膜を形成した後、乾燥炉中で第1の塗布膜を150℃空気雰囲気下、10rpmで回転させながら15分乾燥処理を行った。なお、第1の塗布膜の乾燥工程における積分平均昇温速度A/Bは6.0℃/minであった。
次に、到達温度290℃としたオーブンに4時間入れ、無端ベルトを得た。無端ベルトC2の全体膜厚(すなわち、単層の膜厚)は80μmであった。
金型から無端ベルトを取り外し、無端ベルトA1と同様の切断を行い、φ366mm、幅369.5mmの無端ベルトC1を得た。
なお、ベルトC2全体に対する導電性粒子の含有量は19質量%である。
また、ベルトC2について前述の方法で体積抵抗率及び外周面の表面抵抗率を測定したところ、体積抵抗率の常用対数値は10.5(logΩ・cm)、表面抵抗率の常用対数値は10.6(logΩ/suq.)であった。
<ベルトC3の作製>
全芳香族系ポリイミドワニス(固形分率:18質量%、ユニチカ製、ユーイミドKX、溶剤:NMP)1000gに、第1の導電性粒子として酸化処理ガスブラック(チャンネルブラック、オリオンエンジニアドカーボンズ製、FW200、個数平均一次粒径:13nm)27g、他の第1の導電性粒子として酸化インジウムスズ(シグマ・アルドリッチ製、790346)3gを添加したものを、高圧衝突型分散機(ジーナス製)により200MPaの圧力にてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに、2分割したスラリーを衝突させることを5回行うことで分散し、第1の塗布液である塗布液C3を得た。

無端ベルトA1の作製に用いた被塗布材と同じ金型を用意し、同様の離型剤処理を行った。
無端ベルトA1の作製における塗布液A1の塗布と同様の回転塗布法により、塗布液C3を、上記離型剤処理後の被塗布材の外周面に塗布して第1の塗布膜を形成した後、乾燥炉中で第1の塗布膜を150℃空気雰囲気下、10rpmで回転させながら15分乾燥処理を行った。なお、第1の塗布膜の乾燥工程における積分平均昇温速度A/Bは6.0℃/minであった。
次に、到達温度290℃としたオーブンに4時間入れ、無端ベルトを得た。無端ベルトC1の全体膜厚(すなわち、単層の膜厚)は80μmであった。
金型から無端ベルトを取り外し、無端ベルトA1と同様の切断を行い、φ366mm、幅369.5mmの無端ベルトC3を得た。
なお、ベルトC3全体に対する導電性粒子の含有量は16質量%である。
また、ベルトC3について前述の方法で体積抵抗率及び外周面の表面抵抗率を測定したところ、体積抵抗率の常用対数値は10.2(logΩ・cm)、表面抵抗率の常用対数値は10.1(logΩ/suq.)であった。
<ベルトD1の作製>
全芳香族系ポリイミドワニス(固形分率:18質量%、ユニチカ製、ユーイミドKX、溶剤:NMP)1000gに、第1の導電性粒子として酸化処理ガスブラック(チャンネルブラック、オリオンエンジニアドカーボンズ製、SB4、個数平均一次粒径:25nm)g(20phr)を添加したものを、高圧衝突型分散機(ジーナス製)により200MPaの圧力にてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに、2分割したスラリーを衝突させることを5回行うことで分散し、第1の塗布液である塗布液D1を得た。
得られた塗布液D1を、フローコート法にてφ366のSUS製パイプ外面に所定の膜厚が得られるように塗布し、140℃で15分回転乾燥後、320℃のオーブンに4時間入れた後取り出すことで、無端ベルトが外面に形成されたSUS製パイプを得た。無端ベルトD1の全体膜厚(すなわち、単層の膜厚)は80μmであった。なお、乾燥工程における積分平均昇温速度A/Bは6.0℃/minであった。
外面にコートされた無端ベルトをSUS製パイプより取り外し、幅369mmになるようにカットし、無端ベルトD1を得た。なお、無端ベルトD1全体に対する導電性粒子の含有量は22質量%である。
また、無端ベルトD1について前述の方法で体積抵抗率及び外周面の表面抵抗率を測定したところ、体積抵抗率の常用対数値は10.5(logΩ・cm)、表面抵抗率の常用対数値は11.0(logΩ/suq.)であった。
<ベルトD4の作製>
全芳香族系ポリイミドワニス(固形分率:18質量%、ユニチカ製、ユーイミドKX、溶剤:NMP)1000gに、第1の導電性粒子として酸化処理ガスブラック(チャンネルブラック、オリオンエンジニアドカーボンズ製、SB4、個数平均一次粒径:25nm)g(20phr)を添加したものを、高圧衝突型分散機(ジーナス製)により200MPaの圧力にてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに、2分割したスラリーを衝突させることを30回行うことで分散し、第1の塗布液である塗布液D4を得た。
得られた塗布液D4を、フローコート法にてφ366のSUS製パイプ外面に所定の膜厚が得られるように塗布し、140℃で15分回転乾燥後、320℃のオーブンに4時間入れた後取り出すことで、無端ベルトが外面に形成されたSUS製パイプを得た。無端ベルトD4の全体膜厚(すなわち、単層の膜厚)は80μmであった。なお、乾燥工程における積分平均昇温速度A/Bは6.0℃/minであった。
外面にコートされた無端ベルトをSUS製パイプより取り外し、幅369mmになるようにカットし、無端ベルトD4を得た。なお、無端ベルトD4全体に対する導電性粒子の含有量は20質量%である。
また、無端ベルトD4について前述の方法で体積抵抗率及び外周面の表面抵抗率を測定したところ、体積抵抗率の常用対数値は10.3(logΩ・cm)、表面抵抗率の常用対数値は10.8(logΩ/suq.)であった。
[無端ベルトの特性評価]
得られた無端ベルトについて、下記特性を既述の方法に従って求めた。その結果を表1に示す。
・電圧印可して1300Vに達してから1秒間の積算放電量
・無端ベルトの外周面における微小硬度
なお、無端ベルトの層構成、単層又は第1の層に含まれる樹脂の種類、及び単層又は第1の層に含まれる導電性粒子の個数平均一次粒径を併せて表1に示す。ただし、ベルトC3における、導電性粒子の個数平均一次粒径は、ガスブラックの粒径を示す。
[実施例A1-A7、B1-B6、C1~C3、比較例D1-D4]
<凹凸紙への転写性評価(1)>
表1に示す無端ベルトを、中間転写ベルトとして「DocuColor-7171Pの改造機(すなわち、中間転写ベルトを取り付けたのち、クリーニングブレードをベルト膜厚に合わせ調整を行った改造機)」に組み込み、温度22℃湿度55%RHの環境下、かつ、二次転写領域における記録媒体の搬送速度が366mm/sである条件下おいて、凹凸紙(レザック66、204gsm)にBlue色ベタ画像を形成し、凹部の白抜けを目視評価した。評価基準は以下のとおりであり、結果を表1に示す。
なお、二次転写ロールは、下記導電性ロール(1)を使用し、二次転写ロールと無端ベルト(つまり中間転写ベルト)の外周面との当接圧を表1に示す当接圧に設定した。
また、トナーとして、体積平均粒径4.7μmのトナーを用いた。
-評価基準-
A :白抜け未発生
B :若干の色変動発生
C :明確な色変動発生
D :白抜け発生
<導電性ロール(1)の作製>
エピクロルヒドリン-アリルグリシジルエーテル2元系共重合体(ECO)(日本ゼオン株式会社製、商品名:ゼクロン1100) 40質量部
アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)(日本ゼオン株式会社製、商品名:Nipol DN223) 60質量部
発泡剤(ベンゼンスルホニルヒドラジド) 6質量部
加硫剤(鶴見化学工業社製、商品名:硫黄、200メッシュ) 1質量部
加硫促進剤(大内新興化学社製、商品名:ノクセラーM) 1.5質量部
上記各成分を含むゴム組成物をオープンロールで混練した。混練したゴム組成物を中心部に孔が開いた状態(ドーナツ状)で押出して円筒形状のロールに成形した。次いで、円筒形状のロールを160℃で20分間加熱して加硫発泡させ、導電性ロール(1)を得た。
Figure 2022075315000006
上記結果から、本実施例は、比較例に比べ、凹凸紙への転写性に優れることがわかる。
1Y,1M,1C,1K 画像形成ユニット
10 一次転写部
11 感光体
12 帯電器
13 レーザ露光器
14 現像器
15 中間転写ベルト
16 一次転写ロール
17 感光体クリーナ
20 二次転写部
22 二次転写ロール
22A 二次転写ロールクリーニング部材
25 背面ロール
26 給電ロール
31 駆動ロール
32 支持ロール
33 張力付与ロール
34 クリーニング背面ロール
35 中間転写ベルトクリーニング部材
40 制御部
42 基準センサ
43 画像濃度センサ
50 用紙収容部
51 給紙ロール
52 搬送ロール
53 搬送ガイド
55 搬送ベルト
56 定着入口ガイド
60 定着装置
100 画像形成装置

Claims (11)

  1. 樹脂と導電性粒子とを含み、ベルト外周面と60μmの間隙を設けた位置に電極を配置し、前記電極に電圧印可し、電圧が1300Vに達してから1秒間の積算放電量が350μC以下である無端ベルト。
  2. 前記積算放電量が、10μC以上200μC以下である請求項1に記載の無端ベルト。
  3. 前記導電性粒子が、導電性カーボン粒子及び金属酸化物粒子よりなる群から選択される少なくとも1種である請求項1又は請求項2に記載の無端ベルト。
  4. 前記導電性粒子の個数平均一次粒径が、8nm以上15nm以下である請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の無端ベルト。
  5. 前記樹脂が、導電性樹脂を含む請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の無端ベルト。
  6. 前記導電性樹脂が、ポリアニリン樹脂及びポリエーテル樹脂よりなる群から選択される少なくとも1種である請求項5に記載の無端ベルト。
  7. 前記無端ベルトの外周面における微小硬度が350nN/mm以上650nN/mm以下である請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の無端ベルト。
  8. 請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の無端ベルトを有する中間転写体と、
    像保持体の表面に形成されたトナー像を前記中間転写体の外周面に一次転写する一次転写部材を有する一次転写装置と、
    前記中間転写体の外周面に接触して配置され、前記中間転写体の外周面に転写された前記トナー像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写部材を有する二次転写装置と、
    を備える転写装置。
  9. 前記二次転写部材が前記中間転写体の外周面に接触して配置され、
    前記二次転写部材と前記中間転写体との当接圧が、1.5N/cm以上である請求項8に記載の転写装置。
  10. 前記二次転写部材と前記中間転写体との当接圧が、2.7N/cm以上6.5N/cm以下である請求項9に記載の転写装置。
  11. 像保持体を有し、前記像保持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成装置と、
    前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写装置であって、請求項8~請求項10のいずれか1項に記載の転写装置と、
    を備える画像形成装置。
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