JP2023111245A - 無端ベルト、ベルトユニット、及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】トナー像を記録媒体に転写する転写手段に適用したときの画像の濃度ムラ抑制と基材層におけるひびの発生の抑制とを両立する無端ベルトを提供する。【解決手段】高分子材料と導電性粒子とを含む基材層を有し、前記基材層の厚み方向に沿って切断した断面を原子間力顕微鏡により観察して得られる像において、前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apの割合が前記基材層の断面全体の面積Atに対し9.0%以上14.5%以下であり、かつ、前記導電性粒子の断面のうち面積が0.01μm2以上である導電性粒子の断面の合計面積Abの割合が前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apに対し28.0%以上65.0%以下である、無端ベルトである。【選択図】図1
Description
本開示は、無端ベルト、ベルトユニット、及び画像形成装置を提供する。
特許文献1には、ポリエーテルエーテルケトンとポリエーテルエーテルケトンに分散されてなるカーボンブラックとを含む電子写真用のベルトが開示されている。
特許文献2には、ポリイミド系樹脂にカーボンブラックを含有してなる半導電性ベルトにおいて、前記カーボンブラックは、二次凝集の最大粒子径が1.0~1 .5μmであり、かつ粒度分布の標準偏差が0.5μm以下であることを特徴とする半導電性ベルトが開示されている。
特許文献3には、樹脂材料とカーボンフィラーとからなる半導電性シームレスベルトであって、上記カーボンフィラーの平均実質粒子径が0.5μm以下であり、かつ最大実質粒子径が3μm以下で実質粒子径1μmを超える粒子が、上記カーボンフィラー全量中2重量%以下であることを特徴とする半導電性シームレスベルトが開示されている。
特許文献2には、ポリイミド系樹脂にカーボンブラックを含有してなる半導電性ベルトにおいて、前記カーボンブラックは、二次凝集の最大粒子径が1.0~1 .5μmであり、かつ粒度分布の標準偏差が0.5μm以下であることを特徴とする半導電性ベルトが開示されている。
特許文献3には、樹脂材料とカーボンフィラーとからなる半導電性シームレスベルトであって、上記カーボンフィラーの平均実質粒子径が0.5μm以下であり、かつ最大実質粒子径が3μm以下で実質粒子径1μmを超える粒子が、上記カーボンフィラー全量中2重量%以下であることを特徴とする半導電性シームレスベルトが開示されている。
電圧の印加によりトナー像を記録媒体に転写する転写手段の転写部材として用いる無端ベルトにおいては、転写性を向上させて画像の濃度ムラを抑制するため、低電場では高抵抗化し、高電場では低抵抗化することで多量の電流を流す、電場依存性が求められる。この電場依存性を得る方法として、例えば、粒度分布の広い導電性粒子を適切な含有量で無端ベルトの基材層に含有させる方法が挙げられる。
一方、粒度分布の広い導電性粒子を基材層が含有する無端ベルトにおいては、導電性粒子における粒子径の不均一性に起因するひびが発生することがある。
一方、粒度分布の広い導電性粒子を基材層が含有する無端ベルトにおいては、導電性粒子における粒子径の不均一性に起因するひびが発生することがある。
本開示の実施形態は、高分子材料と導電性粒子とを含む基材層を有する無端ベルトにおいて、面積Atに対する面積Apの割合が9.0%未満若しくは14.5%超え、面積Apに対する面積Abの割合が28.0%未満若しくは65.0%超え、又は個数Npに対する個数Nbの割合が3.5%未満若しくは13.7%超えである場合に比べ、トナー像を記録媒体に転写する転写手段に適用したときの画像の濃度ムラ抑制と基材層におけるひびの発生の抑制とを両立する無端ベルトを提供することを課題とする。
前記課題を解決するための具体的手段には、以下の態様が含まれる。
<1>
高分子材料と導電性粒子とを含む基材層を有し、
前記基材層の厚み方向に沿って切断した断面を原子間力顕微鏡により観察して得られる像において、前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apの割合が前記基材層の断面全体の面積Atに対し9.0%以上14.5%以下であり、かつ、前記導電性粒子の断面のうち面積が0.01μm2以上である導電性粒子の断面の合計面積Abの割合が前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apに対し28.0%以上65.0%以下である、
無端ベルト。
<2>
前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apの割合は、前記基材層の断面全体の面積Atに対し、9.5%以上14.0%以下である、<1>に記載の無端ベルト。
<3>
前記面積が0.01μm2以上である導電性粒子の断面の合計面積Abの割合は、前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apに対し、35.2%以上61.3%以下である、<1>又は<2>に記載の無端ベルト。
<4>
前記導電性粒子の断面のうち面積が0.005μm2以上0.01μm2未満である導電性粒子の断面の合計面積Amの割合は、前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apに対し16.1%以上21.8%以下である、<1>~<3>のいずれか1つに記載の無端ベルト。
<1>
高分子材料と導電性粒子とを含む基材層を有し、
前記基材層の厚み方向に沿って切断した断面を原子間力顕微鏡により観察して得られる像において、前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apの割合が前記基材層の断面全体の面積Atに対し9.0%以上14.5%以下であり、かつ、前記導電性粒子の断面のうち面積が0.01μm2以上である導電性粒子の断面の合計面積Abの割合が前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apに対し28.0%以上65.0%以下である、
無端ベルト。
<2>
前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apの割合は、前記基材層の断面全体の面積Atに対し、9.5%以上14.0%以下である、<1>に記載の無端ベルト。
<3>
前記面積が0.01μm2以上である導電性粒子の断面の合計面積Abの割合は、前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apに対し、35.2%以上61.3%以下である、<1>又は<2>に記載の無端ベルト。
<4>
前記導電性粒子の断面のうち面積が0.005μm2以上0.01μm2未満である導電性粒子の断面の合計面積Amの割合は、前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apに対し16.1%以上21.8%以下である、<1>~<3>のいずれか1つに記載の無端ベルト。
<5>
高分子材料と導電性粒子とを含む基材層を有し、
前記基材層の厚み方向に沿って切断した断面を原子間力顕微鏡により観察して得られる像において、前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apの割合が前記基材層の断面全体の面積Atに対し9.0%以上14.5%以下であり、かつ、前記導電性粒子の断面のうち面積が0.01μm2以上である導電性粒子の断面の個数Nbの割合が前記導電性粒子の断面の全体の個数Npに対し3.5%以上13.7%以下である、
無端ベルト。
<6>
前記導電性粒子の断面のうち面積が0.005μm2以上0.01μm2未満である導電性粒子の断面の個数Nmの割合は、前記導電性粒子全体の断面の個数Npに対し7.5%以上13.5%以下である、<5>に記載の無端ベルト。
高分子材料と導電性粒子とを含む基材層を有し、
前記基材層の厚み方向に沿って切断した断面を原子間力顕微鏡により観察して得られる像において、前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apの割合が前記基材層の断面全体の面積Atに対し9.0%以上14.5%以下であり、かつ、前記導電性粒子の断面のうち面積が0.01μm2以上である導電性粒子の断面の個数Nbの割合が前記導電性粒子の断面の全体の個数Npに対し3.5%以上13.7%以下である、
無端ベルト。
<6>
前記導電性粒子の断面のうち面積が0.005μm2以上0.01μm2未満である導電性粒子の断面の個数Nmの割合は、前記導電性粒子全体の断面の個数Npに対し7.5%以上13.5%以下である、<5>に記載の無端ベルト。
<7>
前記高分子材料は、イオン導電性ゴムを含む、<1>~<6>のいずれか1つに記載の無端ベルト。
<8>
前記イオン導電性ゴムは、エピクロロヒドリンゴム及びクロロプレンゴムからなる群より選択される少なくとも一種を含む、<7>に記載の無端ベルト。
<9>
前記導電性粒子は、電子伝導性粒子を含む、<1>~<8>のいずれか1つに記載の無端ベルト。
<10>
前記電子伝導性粒子は、カーボンブラックを含む、<9>に記載の無端ベルト。
前記高分子材料は、イオン導電性ゴムを含む、<1>~<6>のいずれか1つに記載の無端ベルト。
<8>
前記イオン導電性ゴムは、エピクロロヒドリンゴム及びクロロプレンゴムからなる群より選択される少なくとも一種を含む、<7>に記載の無端ベルト。
<9>
前記導電性粒子は、電子伝導性粒子を含む、<1>~<8>のいずれか1つに記載の無端ベルト。
<10>
前記電子伝導性粒子は、カーボンブラックを含む、<9>に記載の無端ベルト。
<11>
前記導電性粒子の断面における平均円相当径は、26.7nm以上43.8nm以下である、<1>~<10>のいずれか1つに記載の無端ベルト。
<12>
前記基材層の外周面及び内周面の少なくとも一方に設けられた離型層をさらに有する、<1>~<11>のいずれか1つに記載の無端ベルト。
<13>
<1>~<12>のいずれか1つに記載の無端ベルトと、
前記無端ベルトを張力がかかった状態で掛け渡す複数本のロール部材と、を備え、
画像形成装置に着脱される、
ベルトユニット。
<14>
感光体と、
前記感光体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記感光体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
トナーを含む現像剤を収容し、前記現像剤を用いて前記感光体の表面に形成された静電荷像を現像しトナー像を形成する現像手段と、
<13>に記載のベルトユニットを有し、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置。
<15>
前記転写手段が、
中間転写体と、前記トナー像を前記中間転写体の表面に転写する一次転写手段と、前記中間転写体の表面に転写された前記トナー像を記録媒体に転写する二次転写手段と、を有し、
前記二次転写手段として請求項13に記載のベルトユニットを有する、
<14>に記載の画像形成装置。
前記導電性粒子の断面における平均円相当径は、26.7nm以上43.8nm以下である、<1>~<10>のいずれか1つに記載の無端ベルト。
<12>
前記基材層の外周面及び内周面の少なくとも一方に設けられた離型層をさらに有する、<1>~<11>のいずれか1つに記載の無端ベルト。
<13>
<1>~<12>のいずれか1つに記載の無端ベルトと、
前記無端ベルトを張力がかかった状態で掛け渡す複数本のロール部材と、を備え、
画像形成装置に着脱される、
ベルトユニット。
<14>
感光体と、
前記感光体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記感光体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
トナーを含む現像剤を収容し、前記現像剤を用いて前記感光体の表面に形成された静電荷像を現像しトナー像を形成する現像手段と、
<13>に記載のベルトユニットを有し、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置。
<15>
前記転写手段が、
中間転写体と、前記トナー像を前記中間転写体の表面に転写する一次転写手段と、前記中間転写体の表面に転写された前記トナー像を記録媒体に転写する二次転写手段と、を有し、
前記二次転写手段として請求項13に記載のベルトユニットを有する、
<14>に記載の画像形成装置。
<1>、<7>、<8>、<9>、<10>、又は<12>によれば、高分子材料と導電性粒子とを含む基材層を有する無端ベルトにおいて、面積Atに対する面積Apの割合が9.0%未満若しくは14.5%超え、又は面積Apに対する面積Abの割合が28.0%未満若しくは65.0%超えである場合に比べ、トナー像を記録媒体に転写する転写手段に適用したときの画像の濃度ムラ抑制と基材層におけるひびの発生の抑制とを両立する無端ベルトが提供される。
<2>によれば、面積Atに対する面積Apの割合が9.5%未満又は14.0%超えである場合に比べ、トナー像を記録媒体に転写する転写手段に適用したときの画像の濃度ムラが抑制される無端ベルトが提供される。
<3>によれば、面積Apに対する面積Abの割合が35.2%未満又は61.3%超えである場合に比べ、トナー像を記録媒体に転写する転写手段に適用したときの画像の濃度ムラ抑制と基材層におけるひびの発生の抑制とを両立する無端ベルトが提供される。
<4>によれば、面積Apに対する面積Amの割合が16.1%未満又は21.8%超えである場合に比べ、トナー像を記録媒体に転写する転写手段に適用したときの画像の濃度ムラが抑制される無端ベルトが提供される。
<2>によれば、面積Atに対する面積Apの割合が9.5%未満又は14.0%超えである場合に比べ、トナー像を記録媒体に転写する転写手段に適用したときの画像の濃度ムラが抑制される無端ベルトが提供される。
<3>によれば、面積Apに対する面積Abの割合が35.2%未満又は61.3%超えである場合に比べ、トナー像を記録媒体に転写する転写手段に適用したときの画像の濃度ムラ抑制と基材層におけるひびの発生の抑制とを両立する無端ベルトが提供される。
<4>によれば、面積Apに対する面積Amの割合が16.1%未満又は21.8%超えである場合に比べ、トナー像を記録媒体に転写する転写手段に適用したときの画像の濃度ムラが抑制される無端ベルトが提供される。
<5>によれば、高分子材料と導電性粒子とを含む基材層を有する無端ベルトにおいて、面積Atに対する面積Apの割合が9.0%未満若しくは14.5%超え、又は個数Npに対する個数Nbの割合が3.5%未満若しくは13.7%超えである場合に比べ、トナー像を記録媒体に転写する転写手段に適用したときの画像の濃度ムラ抑制と基材層におけるひびの発生の抑制とを両立する無端ベルトが提供される。
<6>によれば、個数Npに対する個数Nmの割合が7.5%未満又は13.5%超えである場合に比べ、トナー像を記録媒体に転写する転写手段に適用したときの画像の濃度ムラが抑制される無端ベルトが提供される。
<6>によれば、個数Npに対する個数Nmの割合が7.5%未満又は13.5%超えである場合に比べ、トナー像を記録媒体に転写する転写手段に適用したときの画像の濃度ムラが抑制される無端ベルトが提供される。
<11>によれば、導電性粒子の断面における平均円相当径が26.7nm未満又は43.8nm超えの場合に比べ、トナー像を記録媒体に転写する転写手段に適用したときの画像の濃度ムラ抑制と基材層におけるひびの発生の抑制とを両立する無端ベルトが提供される。
<13>によれば、高分子材料と導電性粒子とを含む基材層を有する無端ベルトにおいて、面積Atに対する面積Apの割合が9.0%未満若しくは14.5%超え、面積Apに対する面積Abの割合が28.0%未満若しくは65.0%超え、又は個数Npに対する個数Nbの割合が3.5%未満若しくは13.7%超えである無端ベルトを備えるベルトユニットに比べて、トナー像を記録媒体に転写する転写手段に適用したときの画像の濃度ムラ抑制と無端ベルトの基材層におけるひびの発生の抑制とを両立するベルトユニットが提供される。
<14>によれば、高分子材料と導電性粒子とを含む基材層を有する無端ベルトにおいて、面積Atに対する面積Apの割合が9.0%未満若しくは14.5%超え、面積Apに対する面積Abの割合が28.0%未満若しくは65.0%超え、又は個数Npに対する個数Nbの割合が3.5%未満若しくは13.7%超えである無端ベルトを備えるベルトユニットを転写手段が有する画像形成装置に比べて、画像の濃度ムラ抑制と無端ベルトの基材層におけるひびの発生の抑制とを両立する画像形成装置が提供される。
<15>によれば、高分子材料と導電性粒子とを含む基材層を有する無端ベルトにおいて、面積Atに対する面積Apの割合が9.0%未満若しくは14.5%超え、面積Apに対する面積Abの割合が28.0%未満若しくは65.0%超え、又は個数Npに対する個数Nbの割合が3.5%未満若しくは13.7%超えである無端ベルトを備えるベルトユニットを二次転写手段が有する画像形成装置に比べて、画像の濃度ムラ抑制と無端ベルトの基材層におけるひびの発生の抑制とを両立する画像形成装置が提供される。
<13>によれば、高分子材料と導電性粒子とを含む基材層を有する無端ベルトにおいて、面積Atに対する面積Apの割合が9.0%未満若しくは14.5%超え、面積Apに対する面積Abの割合が28.0%未満若しくは65.0%超え、又は個数Npに対する個数Nbの割合が3.5%未満若しくは13.7%超えである無端ベルトを備えるベルトユニットに比べて、トナー像を記録媒体に転写する転写手段に適用したときの画像の濃度ムラ抑制と無端ベルトの基材層におけるひびの発生の抑制とを両立するベルトユニットが提供される。
<14>によれば、高分子材料と導電性粒子とを含む基材層を有する無端ベルトにおいて、面積Atに対する面積Apの割合が9.0%未満若しくは14.5%超え、面積Apに対する面積Abの割合が28.0%未満若しくは65.0%超え、又は個数Npに対する個数Nbの割合が3.5%未満若しくは13.7%超えである無端ベルトを備えるベルトユニットを転写手段が有する画像形成装置に比べて、画像の濃度ムラ抑制と無端ベルトの基材層におけるひびの発生の抑制とを両立する画像形成装置が提供される。
<15>によれば、高分子材料と導電性粒子とを含む基材層を有する無端ベルトにおいて、面積Atに対する面積Apの割合が9.0%未満若しくは14.5%超え、面積Apに対する面積Abの割合が28.0%未満若しくは65.0%超え、又は個数Npに対する個数Nbの割合が3.5%未満若しくは13.7%超えである無端ベルトを備えるベルトユニットを二次転写手段が有する画像形成装置に比べて、画像の濃度ムラ抑制と無端ベルトの基材層におけるひびの発生の抑制とを両立する画像形成装置が提供される。
以下に、本開示の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。
本開示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、本開示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。
本開示において「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目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示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。
本開示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。本開示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]
<第一実施形態>
第一実施形態に係る無端ベルトは、高分子材料と導電性粒子とを含む基材層を有し、前記基材層の厚み方向に沿って切断した断面を原子間力顕微鏡により観察して得られる像において、前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apの割合が前記基材層の断面全体の面積Atに対し9.0%以上14.5%以下であり、かつ、前記導電性粒子の断面のうち面積が0.01μm2以上である導電性粒子の断面の合計面積Abの割合が前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apに対し28.0%以上65.0%以下である。
<第一実施形態>
第一実施形態に係る無端ベルトは、高分子材料と導電性粒子とを含む基材層を有し、前記基材層の厚み方向に沿って切断した断面を原子間力顕微鏡により観察して得られる像において、前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apの割合が前記基材層の断面全体の面積Atに対し9.0%以上14.5%以下であり、かつ、前記導電性粒子の断面のうち面積が0.01μm2以上である導電性粒子の断面の合計面積Abの割合が前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apに対し28.0%以上65.0%以下である。
以下、断面全体の面積Atに対する合計面積Apの割合を「全粒子面積率(%)」ともいう。
また、面積が0.01μm2以上である導電性粒子を「大径粒子」、面積が0.005μm2以上0.01μm2未満である導電性粒子を「中径粒子」、面積が0.005μm2未満である導電性粒子を「小径粒子」ともいう。
また、合計面積Apに対する大径粒子の断面の合計面積Abの割合を「大径面積割合(%)」、合計面積Apに対する中径粒子の断面の合計面積Amの割合を「中径面積割合(%)」、ともいう。
また、導電性は、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。
また、面積が0.01μm2以上である導電性粒子を「大径粒子」、面積が0.005μm2以上0.01μm2未満である導電性粒子を「中径粒子」、面積が0.005μm2未満である導電性粒子を「小径粒子」ともいう。
また、合計面積Apに対する大径粒子の断面の合計面積Abの割合を「大径面積割合(%)」、合計面積Apに対する中径粒子の断面の合計面積Amの割合を「中径面積割合(%)」、ともいう。
また、導電性は、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。
ここで、第一実施形態に係る無端ベルトは、例えば、電子写真方式の画像形成装置に転写手段の一部として組み込まれて使用される。第一実施形態に係る無端ベルトは、例えば、トナー像を記録媒体に転写する転写手段の転写部材(例えば、二次転写ベルト又は中間転写ベルト)として使用される。第一実施形態に係る無端ベルトは、例えば、記録媒体又はトナー像を搬送する。
トナー像を記録媒体に転写する転写手段の転写部材として使用する無端ベルトは、印加電圧に依存して電気抵抗が明らかに変動する特性を有することが望ましい。例えば、印加電圧100Vのときの抵抗値と印加電圧500Vのときの抵抗値との間に明らかな差があることが望まれる。これによって、転写工程が作動していない間は無端ベルトが比較的高抵抗化し、結果的に無端ベルト表面がトナーの付着しにくい性状となり、一方、転写工程が作動している間は無端ベルトが比較的低抵抗化し、結果的に転写性能に優れる性状となる。転写性能は、例えば、画像の濃度ムラによって評価できる。
このように、電圧の印加によりトナー像を記録媒体に転写する転写手段の転写部材として無端ベルトを用いる場合、転写性を向上させて画像の濃度ムラを抑制するため、低電場では高抵抗化し、高電場では低抵抗化することで多量の電流を流す「電場依存性」が求められる。無端ベルトが電場依存性を有すると、高電場では低抵抗化するため、温度10℃湿度15%の低温低湿環境下(以下「Cz」ともいう)において電圧が小さく電流が少なくてすみ、異常な放電に起因する色抜け(例えば白点)が出にくくなるとともに、低電場では高抵抗化により自己除電が促進され、前サイクルの画像履歴が次サイクルに影響を与えにくくなり、濃度ムラが出にくくなると考えられる。
この電場依存性を得る方法として、例えば、粒度分布の広い導電性粒子を適切な含有量で無端ベルトの基材層に含有させる方法が挙げられる。粒度分布の広い導電性粒子は、相対的に大径の粒子と相対的に小径の粒子とを有する。
しかしながら、粒度分布の大きな導電性粒子を基材層が含有する無端ベルトにおいては、導電性粒子における粒子径の不均一性に起因するひび(以下「クラック」ともいう)が発生することがある。
具体的には、例えば、相対的に大径の粒子と相対的に小径の粒子とを有する導電性粒子を無端ベルトの基材層が含有する場合、使用時に繰り返し変形が起こることで、その応力が大径の粒子に局所的に集中し、基材層にクラックが発生することがある。
しかしながら、粒度分布の大きな導電性粒子を基材層が含有する無端ベルトにおいては、導電性粒子における粒子径の不均一性に起因するひび(以下「クラック」ともいう)が発生することがある。
具体的には、例えば、相対的に大径の粒子と相対的に小径の粒子とを有する導電性粒子を無端ベルトの基材層が含有する場合、使用時に繰り返し変形が起こることで、その応力が大径の粒子に局所的に集中し、基材層にクラックが発生することがある。
これに対して、第一実施形態に係る無端ベルトは、全粒子面積率が前記範囲であり、かつ、大径面積割合が従来に比べて大きく前記範囲内である。そのため、トナー像を記録媒体に転写する転写手段に適用したときの画像の濃度ムラ抑制と基材層におけるクラックの発生の抑制とを両立する。その理由は定かではないが、以下のように推測される。
まず、上記全粒子面積率は、基材層全体に対する導電性粒子の含有率に相当する。全粒子面積率が上記範囲であることにより、上記範囲より低い場合に比べて、無端ベルト全体の抵抗値が大きすぎず、転写部材として適切な無端ベルトとなる。また、全粒子面積率が上記範囲であることにより、上記範囲より高い場合に比べて、低電場下において電流が流れすぎることが抑制され、電場依存性が得られやすくなる。
そして、第一実施形態では、全粒子面積率を前記範囲内としつつ大径面積割合を前記範囲内としている。ここで、全粒子面積率が前記範囲内であり大径面積割合が前記範囲よりも小さい無端ベルトでは、基材層に含まれる大径粒子の数が少ない。つまり、大径面積割合が前記範囲内であることにより、大径面積割合が前記範囲よりも小さい場合に比べて、少なすぎない大径粒子に応力が分散しやすく、点在する数少ない大径粒子への応力集中によるクラック発生が抑制されると考えられる。
また、全粒子面積率が前記範囲内であり大径面積割合が前記範囲よりも大きい基材層を有する無端ベルトでは、小径粒子及び中径粒子の数が少ない。つまり、大径面積割合が前記範囲内であることにより、大径面積割合が前記範囲よりも大きい場合に比べて、小径粒子及び中径粒子の数が少なすぎないことにより、電場依存性が得られやすく、かつ、大径粒子への応力集中も抑制されると考えられる。
また、全粒子面積率が前記範囲内であり大径面積割合が前記範囲よりも大きい基材層を有する無端ベルトでは、小径粒子及び中径粒子の数が少ない。つまり、大径面積割合が前記範囲内であることにより、大径面積割合が前記範囲よりも大きい場合に比べて、小径粒子及び中径粒子の数が少なすぎないことにより、電場依存性が得られやすく、かつ、大径粒子への応力集中も抑制されると考えられる。
以上の理由により、第一実施形態に係る無端ベルトでは、トナー像を記録媒体に転写する転写手段に適用したときの画像の濃度ムラ抑制と基材層におけるクラックの発生の抑制とを両立すると推測される。
<第二実施形態>
第二実施形態に係る無端ベルトは、高分子材料と導電性粒子とを含む基材層を有し、前記基材層の厚み方向に沿って切断した断面を原子間力顕微鏡により観察して得られる像において、前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apの割合が前記基材層の断面全体の面積Atに対し9.0%以上14.5%以下であり、かつ、前記導電性粒子の断面のうち面積が0.01μm2以上である導電性粒子の断面の個数Nbの割合が前記導電性粒子の断面の全体の個数Npに対し3.5%以上13.7%以下である。
第二実施形態に係る無端ベルトは、高分子材料と導電性粒子とを含む基材層を有し、前記基材層の厚み方向に沿って切断した断面を原子間力顕微鏡により観察して得られる像において、前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apの割合が前記基材層の断面全体の面積Atに対し9.0%以上14.5%以下であり、かつ、前記導電性粒子の断面のうち面積が0.01μm2以上である導電性粒子の断面の個数Nbの割合が前記導電性粒子の断面の全体の個数Npに対し3.5%以上13.7%以下である。
以下、導電性粒子の断面の全体の個数Npに対する大径粒子の断面の個数Nbの割合を「大径個数割合(%)」、導電性粒子の断面の全体の個数Npに対する中径粒子の断面の個数Nmの割合を「中径個数割合(%)」ともいう。
ここで、第二実施形態に係る無端ベルトは、前記の通り、例えば、電子写真方式の画像形成装置に転写手段の一部として組み込まれて使用される。第二実施形態に係る無端ベルトは、例えば、トナー像を記録媒体に転写する転写手段の転写部材(例えば、二次転写ベルト又は中間転写ベルト)として使用される。第二実施形態に係る無端ベルトは、例えば、記録媒体又はトナー像を搬送する。
前記の通り、電圧の印加によりトナー像を記録媒体に転写する転写手段の転写部材として用いる無端ベルトにおいては、画像の濃度ムラを抑制するために、電場依存性を有することが求められる。また、前記の通り、電場依存性を得るために粒度分布の広い導電性粒子を適切な含有量で無端ベルトの基材層に含有させると、導電性粒子における粒子径の不均一性に起因するクラックが無端ベルトの基材層に発生することがある。
これに対して、第二実施形態に係る無端ベルトは、全粒子面積率が前記範囲であり、かつ、大径面積割合が従来に比べて大きく前記範囲内である。そのため、トナー像を記録媒体に転写する転写手段に適用したときの画像の濃度ムラ抑制と基材層におけるクラックの発生の抑制とを両立する。その理由は定かではないが、以下のように推測される。
前記の通り、全粒子面積率は基材層全体に対する導電性粒子の含有率に相当する。全粒子面積率が上記範囲であることにより、上記範囲より低い場合に比べて、無端ベルト全体の抵抗値が大きすぎず転写部材として適切な無端ベルトとなり、上記範囲より高い場合に比べて、低電場下における電流の流れすぎが抑制され電場依存性が得られやすくなる。
そして、第二実施形態では、全粒子面積率を前記範囲内としつつ大径個数割合を前記範囲内としている。それにより、全粒子面積率が前記範囲内であり大径個数割合が前記範囲よりも小さい場合に比べて、少なすぎない大径粒子に応力が分散しやすく、点在する数少ない大径粒子への応力集中によるクラック発生が抑制されると考えられる。また、全粒子面積率を前記範囲内としつつ大径個数割合を前記範囲内とすることにより、全粒子面積率が前記範囲内であり大径個数割合が前記範囲よりも大きい場合に比べて、小径粒子及び中径粒子の数が少なすぎないことにより、電場依存性が得られやすく、かつ、大径粒子への応力集中も抑制されると考えられる。
以上の理由により、第二実施形態に係る無端ベルトでは、トナー像を記録媒体に転写する転写手段に適用したときの画像の濃度ムラ抑制と基材層におけるクラックの発生の抑制とを両立すると推測される。
以下、第一実施形態に係る無端ベルト及び第二実施形態に係る無端ベルトのいずれにも該当する無端ベルトを「本実施形態に係る無端ベルト」と称して説明する。ただし、本発明の無端ベルトの一例は、第一実施形態に係る無端ベルト及び第二実施形態に係る無端ベルトの少なくとも一方に該当する無端ベルトであればよい。
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。
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。
<基材層の断面観察>
基材層の断面観察は、以下のようにして行う。
-試料の作製-
クライオミクロトーム法により、無端ベルトを、幅方向に平行且つ厚さ方向に切断し、切片試料を作る。切片試料を調製する箇所は、無端ベルトの幅方向に等間隔に(すなわち、一端近傍から他端近傍まで万遍なく)5箇所、周方向に等間隔に4箇所、合計20箇所である。
切片試料20個それぞれの切断面をAFM(原子間力顕微鏡)で厚さ方向5μm×幅方向5μm角で観察し、位相像を得る。位相像20個それぞれにおいて、画像解析ソフトにより正方形の領域内に大津の二値化処理を施し、暗部を導電性粒子とする。
基材層の断面観察は、以下のようにして行う。
-試料の作製-
クライオミクロトーム法により、無端ベルトを、幅方向に平行且つ厚さ方向に切断し、切片試料を作る。切片試料を調製する箇所は、無端ベルトの幅方向に等間隔に(すなわち、一端近傍から他端近傍まで万遍なく)5箇所、周方向に等間隔に4箇所、合計20箇所である。
切片試料20個それぞれの切断面をAFM(原子間力顕微鏡)で厚さ方向5μm×幅方向5μm角で観察し、位相像を得る。位相像20個それぞれにおいて、画像解析ソフトにより正方形の領域内に大津の二値化処理を施し、暗部を導電性粒子とする。
-導電性粒子の面積割合-
二値化処理した前記長方形の領域内に存在する全ての導電性粒子(つまり、点状の暗部)を計測対象にする。導電性粒子それぞれの面積を計測し、全ての導電性粒子の面積を合計し、前記長方形の面積(つまり、断面全体の面積At)に占める導電性粒子の面積(つまり、導電性粒子全体の断面の合計面積Ap)の割合(つまり、断面全体の面積At)を算出する。位相像20個に同様の計測を行い、20個の面積割合を算術平均し、「全粒子面積率(%)」を求める。
また、二値化処理した前記長方形の領域内に存在するすべての導電性粒子それぞれについて円相当径を求め、円相当径の値から、大径粒子、中径粒子、及び小径粒子に分類する。そして、大径粒子の断面の合計面積Ab、中径粒子の断面の合計面積Am、小径粒子の断面の合計面積As、大径粒子の断面の個数Nb、中径粒子の断面の個数Nm、小径粒子の断面の個数Ns、及び平均円相当径を求める。
二値化処理した前記長方形の領域内に存在する全ての導電性粒子(つまり、点状の暗部)を計測対象にする。導電性粒子それぞれの面積を計測し、全ての導電性粒子の面積を合計し、前記長方形の面積(つまり、断面全体の面積At)に占める導電性粒子の面積(つまり、導電性粒子全体の断面の合計面積Ap)の割合(つまり、断面全体の面積At)を算出する。位相像20個に同様の計測を行い、20個の面積割合を算術平均し、「全粒子面積率(%)」を求める。
また、二値化処理した前記長方形の領域内に存在するすべての導電性粒子それぞれについて円相当径を求め、円相当径の値から、大径粒子、中径粒子、及び小径粒子に分類する。そして、大径粒子の断面の合計面積Ab、中径粒子の断面の合計面積Am、小径粒子の断面の合計面積As、大径粒子の断面の個数Nb、中径粒子の断面の個数Nm、小径粒子の断面の個数Ns、及び平均円相当径を求める。
本実施形態において、全粒子面積率は、9.0%以上14.5%以下であり、9.5%以上14.0%以下であることが好ましく、10.0%以上13.0%以下であることがより好ましい。
第一実施形態の無端ベルトにおける大径面積割合は、28.0%以上65.0%以下であり、35.2%以上61.3%以下であることが好ましく、42.2%以上60.0%以下であることがより好ましい。また、第一実施形態の無端ベルトにおける大径個数割合は、3.5%以上13.7%以下であることが好ましく、3.8%以上13.7%以下であることがより好ましく、3.8%以上13.0%以下であることがさらに好ましい。
第二実施形態の無端ベルトにおける大径面積割合は、28.0%以上65.0%以下であることが好ましく、35.2%以上61.3%以下であることがより好ましく、42.2%以上60.0%以下であることがさらに好ましい。また、第二実施形態の無端ベルトにおける大径個数割合は、3.5%以上13.7%以下であり、3.8%以上13.7%以下であることが好ましく、3.8%以上13.0%以下であることがより好ましい。
第一実施形態の無端ベルトにおける大径面積割合は、28.0%以上65.0%以下であり、35.2%以上61.3%以下であることが好ましく、42.2%以上60.0%以下であることがより好ましい。また、第一実施形態の無端ベルトにおける大径個数割合は、3.5%以上13.7%以下であることが好ましく、3.8%以上13.7%以下であることがより好ましく、3.8%以上13.0%以下であることがさらに好ましい。
第二実施形態の無端ベルトにおける大径面積割合は、28.0%以上65.0%以下であることが好ましく、35.2%以上61.3%以下であることがより好ましく、42.2%以上60.0%以下であることがさらに好ましい。また、第二実施形態の無端ベルトにおける大径個数割合は、3.5%以上13.7%以下であり、3.8%以上13.7%以下であることが好ましく、3.8%以上13.0%以下であることがより好ましい。
本実施形態において、中径面積割合は、16.1%以上21.8%以下であることが好ましく、16.5%以上21.0%以下であることがより好ましく、17.0%以上20.7%以下であることがさらに好ましい。
中径面積割合が上記範囲であることにより、全粒子面積率が前記範囲内であり、大径面積割合が前記範囲であり、かつ、中径面積割合が前記範囲より小さい場合に比べて、画像の濃度ムラが抑制される。その理由は定かではないが、基材層に含まれる小径粒子の数が多すぎないため、中径粒子と大径粒子間の距離が適度に保たれることにより、電場依存性が得られやすくなると考えられる。
また、中径面積割合が上記範囲であることにより、全粒子面積率が前記範囲内であり、大径面積割合が前記範囲であり、かつ、中径面積割合が前記範囲より大きい場合に比べて、画像の濃度ムラが抑制される。その理由は定かではないが、基材層に含まれる小径粒子の数が少なすぎないため、小径粒子と比較して電流が流れやすい中径粒子や大径粒子の間を電流が流れることが可能になることにより、電場依存性が得られやすくなると考えられる。
中径面積割合が上記範囲であることにより、全粒子面積率が前記範囲内であり、大径面積割合が前記範囲であり、かつ、中径面積割合が前記範囲より小さい場合に比べて、画像の濃度ムラが抑制される。その理由は定かではないが、基材層に含まれる小径粒子の数が多すぎないため、中径粒子と大径粒子間の距離が適度に保たれることにより、電場依存性が得られやすくなると考えられる。
また、中径面積割合が上記範囲であることにより、全粒子面積率が前記範囲内であり、大径面積割合が前記範囲であり、かつ、中径面積割合が前記範囲より大きい場合に比べて、画像の濃度ムラが抑制される。その理由は定かではないが、基材層に含まれる小径粒子の数が少なすぎないため、小径粒子と比較して電流が流れやすい中径粒子や大径粒子の間を電流が流れることが可能になることにより、電場依存性が得られやすくなると考えられる。
本実施形態において、中径個数割合は、7.5%以上13.5%以下であることが好ましく、8.0%以上13.5%以下であることがより好ましく、8.0%以上13.0%以下であることがさらに好ましい。
中径個数割合が上記範囲であることにより、全粒子面積率が前記範囲内であり、大径個数割合が前記範囲であり、かつ、中径個数割合が前記範囲より小さい場合に比べて、画像の濃度ムラが抑制される。その理由は定かではないが、中径面積割合が上記範囲であることにより、全粒子面積率が前記範囲内であり、大径面積割合が前記範囲であり、かつ、中径面積割合が前記範囲より小さい場合に比べて画像の濃度ムラが抑制される理由と同様であると推測される。
また、中径個数割合が上記範囲であることにより、全粒子面積率が前記範囲内であり、大径個数割合が前記範囲であり、かつ、中径個数割合が前記範囲より大きい場合に比べて、画像の濃度ムラが抑制される。その理由は定かではないが、中径面積割合が上記範囲であることにより、全粒子面積率が前記範囲内であり、大径面積割合が前記範囲であり、かつ、中径面積割合が前記範囲より大きい場合に比べて画像の濃度ムラが抑制される理由と同様であると推測される。
中径個数割合が上記範囲であることにより、全粒子面積率が前記範囲内であり、大径個数割合が前記範囲であり、かつ、中径個数割合が前記範囲より小さい場合に比べて、画像の濃度ムラが抑制される。その理由は定かではないが、中径面積割合が上記範囲であることにより、全粒子面積率が前記範囲内であり、大径面積割合が前記範囲であり、かつ、中径面積割合が前記範囲より小さい場合に比べて画像の濃度ムラが抑制される理由と同様であると推測される。
また、中径個数割合が上記範囲であることにより、全粒子面積率が前記範囲内であり、大径個数割合が前記範囲であり、かつ、中径個数割合が前記範囲より大きい場合に比べて、画像の濃度ムラが抑制される。その理由は定かではないが、中径面積割合が上記範囲であることにより、全粒子面積率が前記範囲内であり、大径面積割合が前記範囲であり、かつ、中径面積割合が前記範囲より大きい場合に比べて画像の濃度ムラが抑制される理由と同様であると推測される。
本実施形態において、導電性粒子の断面における平均円相当径は、26.7nm以上43.8nm以下であることが好ましく、28.0nm以上42.5nm以下であることがより好ましく、29.0nm以上42.0nm以下であることがさらに好ましい。
平均円相当径が上記範囲であることにより、上記範囲よりも小さい場合に比べて、粒径が小さくなりすぎないことにより、画像の濃度ムラ抑制と基材層におけるクラックの発生の抑制とを両立すると推測される。また、平均円相当径が上記範囲であることにより、上記範囲よりも大きい場合に比べて、粒径が大きくなりすぎないことにより、画像の濃度ムラ抑制と基材層におけるクラックの発生の抑制とを両立すると推測される。
平均円相当径が上記範囲であることにより、上記範囲よりも小さい場合に比べて、粒径が小さくなりすぎないことにより、画像の濃度ムラ抑制と基材層におけるクラックの発生の抑制とを両立すると推測される。また、平均円相当径が上記範囲であることにより、上記範囲よりも大きい場合に比べて、粒径が大きくなりすぎないことにより、画像の濃度ムラ抑制と基材層におけるクラックの発生の抑制とを両立すると推測される。
全粒子面積率、大径面積割合、中径面積割合、大径個数割合、中径個数割合、及び平均円相当径を制御する方法は、特に限定されず、例えば無端ベルトの基材層を形成する過程において、添加する導電性粒子における粒径の分布及び添加量を調整する方法、高分子材料及び導電性粒子を含有する組成物の混練時間を調整する方法、これらの方法を組み合わせる方法等が挙げられる。
<層構成>
本実施形態に係る無端ベルトは、高分子材料及び導電性粒子を含有する基材層を有する。本実施形態に係る無端ベルトは、基材層の外周面及び内周面の少なくとも一方に離型層を有していてもよい。
無端ベルトが積層体である場合、離型層が、基材層の外周面のみに設けられてもよく、基材層の内周面のみに設けられてもよく、基材層の外周面及び内周面の両方に設けられてもよい。また、必要に応じて、基材層と離型層との間に弾性層等の他の層が設けられてもよい。
また、本実施形態に係る無端ベルトは、離型層が設けられておらず、基材層のみからなる単層体であってもよい。
本実施形態に係る無端ベルトは、高分子材料及び導電性粒子を含有する基材層を有する。本実施形態に係る無端ベルトは、基材層の外周面及び内周面の少なくとも一方に離型層を有していてもよい。
無端ベルトが積層体である場合、離型層が、基材層の外周面のみに設けられてもよく、基材層の内周面のみに設けられてもよく、基材層の外周面及び内周面の両方に設けられてもよい。また、必要に応じて、基材層と離型層との間に弾性層等の他の層が設けられてもよい。
また、本実施形態に係る無端ベルトは、離型層が設けられておらず、基材層のみからなる単層体であってもよい。
図1は、本実施形態に係る無端ベルトの一例を示す概略斜視図である。図1に図示された無端ベルト50は、基材層52と、離型層54と、離型層56とを有する。離型層54は、基材層52の外周面上に設けられ、無端ベルト50の外周面を構成する層である。離型層56は、基材層52の内周面上に設けられ、無端ベルト50の内周面を構成する層である。
本実施形態に係る無端ベルトは、基材層の外周面及び内周面の少なくとも一方に設けられた離型層をさらに有することが好ましい。
基材層の外周面に離型層が設けられていると、トナー像を記録媒体に転写する転写手段の転写部材(例えば、二次転写ベルト又は中間転写ベルト)として無端ベルトを使用したときに、記録媒体又はトナー像が無端ベルトの表面から離れやすくなる。そのため、転写工程において無端ベルトの回転にかかる負荷が低減される。
また、基材層の内周面に離型層が設けられていると、トナー像を記録媒体に転写する転写手段の転写部材として無端ベルトを使用したときに、無端ベルトを支持する支持部材と無端ベルトの表面との滑り性が向上し、無端ベルトの回転にかかる負荷が低減される。
基材層の外周面に離型層が設けられていると、トナー像を記録媒体に転写する転写手段の転写部材(例えば、二次転写ベルト又は中間転写ベルト)として無端ベルトを使用したときに、記録媒体又はトナー像が無端ベルトの表面から離れやすくなる。そのため、転写工程において無端ベルトの回転にかかる負荷が低減される。
また、基材層の内周面に離型層が設けられていると、トナー像を記録媒体に転写する転写手段の転写部材として無端ベルトを使用したときに、無端ベルトを支持する支持部材と無端ベルトの表面との滑り性が向上し、無端ベルトの回転にかかる負荷が低減される。
以下、本実施形態に係る無端ベルトの層構成及び材料を詳細に説明する。
<基材層>
基材層は、高分子材料に導電性粒子を含有させたフィルム又はシートであることが好ましい。
基材層は、高分子材料に導電性粒子を含有させたフィルム又はシートであることが好ましい。
(高分子材料)
高分子材料としては、ゴム及び樹脂が挙げられる。高分子材料は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
高分子材料としては、ゴム及び樹脂が挙げられる。高分子材料は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
ゴムとしては、例えば、クロロプレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、ポリウレタン、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン-ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム(NBR)、エチレンプロピレンゴム、エチレン-プロピレン-ジエン3元共重合ゴム(EPDM)、天然ゴム、これらの混合ゴムが挙げられる。
樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニルサルホン、ポリサルフォン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエステル、これらの混合樹脂が挙げられる。
基材層に含まれる高分子材料は、これらの中でも、イオン導電性ゴムを含むことが好ましい。高分子材料がイオン導電性ゴムを含むことで、導電性に対する湿度の影響をより低減できるという利点が得られる。
イオン導電性ゴムは、イオン導電性を有するゴムであり、例えば、イオンが乖離してそのイオンが移動することで導電性を示すゴムが挙げられる。イオン導電性ゴムとしては、例えば極性ゴムが挙げられ、さらに具体的には、エピクロロヒドリンゴム(ECO)、クロロプレンゴム(CR)等が挙げられる。
イオン導電性ゴムは、イオン導電性を有するゴムであり、例えば、イオンが乖離してそのイオンが移動することで導電性を示すゴムが挙げられる。イオン導電性ゴムとしては、例えば極性ゴムが挙げられ、さらに具体的には、エピクロロヒドリンゴム(ECO)、クロロプレンゴム(CR)等が挙げられる。
基材層に含まれる高分子材料は、イオン導電性ゴムの中でも、エピクロロヒドリンゴム及びクロロプレンゴムからなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましく、クロロプレンゴムを含むことがより好ましい。高分子材料がエピクロロヒドリンゴム及びクロロプレンゴムからなる群より選択される少なくとも一種を含むことで、高分子材料に含まれるイオン導電性ゴムがエピクロロヒドリンゴム及びクロロプレンゴム以外の化合物(例えば、EPDM)のみである場合に比べ、基材層の体積抵抗を低い水準に保つことができるという利点が得られる。
基材層に含まれる高分子材料は、イオン導電性ゴム以外の化合物を含んでもよい。
イオン導電性ゴム以外の化合物としては、例えば、エチレンプロピレンジエン3元共重合ゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、ウレタンゴムが挙げられる。イオン導電性ゴム以外の化合物は、これらの中でも、イオン導電性ゴム以外のゴムが好ましく、イオン導電性ゴム以外のゴムの中でも、湿度に対する安定性の観点から、エチレンプロピレンジエンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴムが好ましい。
イオン導電性ゴム以外の化合物としては、例えば、エチレンプロピレンジエン3元共重合ゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、ウレタンゴムが挙げられる。イオン導電性ゴム以外の化合物は、これらの中でも、イオン導電性ゴム以外のゴムが好ましく、イオン導電性ゴム以外のゴムの中でも、湿度に対する安定性の観点から、エチレンプロピレンジエンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴムが好ましい。
基材層に含まれる高分子材料は、イオン導電性ゴム及びイオン導電性ゴム以外の化合物の両方を含むことが好ましく、エピクロロヒドリンゴム及びクロロプレンゴムからなる群より選択される少なくとも一種と、エチレンプロピレンジエン3元共重合ゴム及びアクリロニトリル・ブタジエンゴムからなる群より選択される少なくとも一種と、の両方を含むことがより好ましく、クロロプレンゴムとエチレンプロピレンジエン3元共重合ゴムとの両方を含むことがさらに好ましい。
(導電性粒子)
導電性粒子としては、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のカーボンブラック;アルミニウム、ニッケル等の金属粒子;酸化インジウムスズ、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化イットリウム等の金属酸化物粒子;などが挙げられる。導電性粒子としては、カーボンブラックが好ましい。導電性粒子は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
導電性粒子としては、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のカーボンブラック;アルミニウム、ニッケル等の金属粒子;酸化インジウムスズ、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化イットリウム等の金属酸化物粒子;などが挙げられる。導電性粒子としては、カーボンブラックが好ましい。導電性粒子は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
基材層に含まれる導電性粒子は、これらの中でも、電子伝導性粒子を含むことが好ましい。導電性粒子が電子伝導性粒子を含むことで、電場依存性が得られやすくなる。
電子伝導性粒子は、電子伝導性を有する粒子であり、例えば、電子が移動することで導電性を示す粒子が挙げられる。電子伝導性粒子としては、例えばカーボンブラック、金属粒子、金属酸化物粒子等が挙げられ、その中でもカーボンブラックが好ましい。
また、導電性粒子は、導電性付与の観点から、カーボンブラックの中でも、導電性が高いケッチェンブラック及びアセチレンブラックが好ましく、樹脂との相溶性が良いアセチレンブラックがより好ましい。
電子伝導性粒子は、電子伝導性を有する粒子であり、例えば、電子が移動することで導電性を示す粒子が挙げられる。電子伝導性粒子としては、例えばカーボンブラック、金属粒子、金属酸化物粒子等が挙げられ、その中でもカーボンブラックが好ましい。
また、導電性粒子は、導電性付与の観点から、カーボンブラックの中でも、導電性が高いケッチェンブラック及びアセチレンブラックが好ましく、樹脂との相溶性が良いアセチレンブラックがより好ましい。
導電性粒子の平均一次粒径は、26.7nm以上43.8nm以下が好ましく、29.8nm以上39.6nm以下がより好ましく、30.5nm以上38.0nm以下が更に好ましい。
なお、平均一次粒径の異なる2種以上の導電性粒子を併用する場合、前記2種以上の導電性粒子全体における一次粒径の平均値が上記範囲であることが好ましい。
なお、平均一次粒径の異なる2種以上の導電性粒子を併用する場合、前記2種以上の導電性粒子全体における一次粒径の平均値が上記範囲であることが好ましい。
基材層は、導電性粒子以外の導電剤を含有していてもよい。導電性粒子以外の導電剤としては、例えば、チタン酸カリウム、塩化カリウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム等のイオン導電性物質;ポリアニリン、ポリエーテル、ポリピロール、ポリサルフォン、ポリアセチレン等のイオン導電性高分子材料;などが挙げられる。導電剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
基材層は、ゴム及び導電性粒子を含有する導電性弾性層であることが好ましく、クロロプレンゴム及びエピクロロヒドリンゴムの少なくとも一方とカーボンブラックとを含有する導電性弾性層であることがより好ましい。
基材層に含まれる導電性粒子及び導電剤の総含有量は、無端ベルトの体積抵抗率を目安に設定することが好ましい。無端ベルトの体積抵抗率は、1.0×107Ω・cm以上1.0×1011Ω・cm以下であることが好ましく、1.0×107Ω・cm以上5.0×1010Ω・cm以下であることが好ましく、1.0×107Ω・cm以上3.0×1010Ω・cm以下であることが好ましい。
本実施形態において体積抵抗率(Ω・cm)の測定は下記のとおり行う。
測定環境は、温度22℃且つ相対湿度55%である。試料を測定環境に24時間以上置き、調温調湿を行う。抵抗測定機は微小電流計(Advantest社製R8430A)、プローブはURプローブ(三菱ケミカル(株)製)である。印加電圧1kV、印加時間5秒間、荷重1kgfである。測定点は、無端ベルトの周方向に等間隔で6点、無端ベルトの幅方向に中央部及び両端部の3点、合計18点である。18点の測定値を算術平均する。
本実施形態において体積抵抗率(Ω・cm)の測定は下記のとおり行う。
測定環境は、温度22℃且つ相対湿度55%である。試料を測定環境に24時間以上置き、調温調湿を行う。抵抗測定機は微小電流計(Advantest社製R8430A)、プローブはURプローブ(三菱ケミカル(株)製)である。印加電圧1kV、印加時間5秒間、荷重1kgfである。測定点は、無端ベルトの周方向に等間隔で6点、無端ベルトの幅方向に中央部及び両端部の3点、合計18点である。18点の測定値を算術平均する。
基材層がカーボンブラックを含有する場合、カーボンブラックの含有量は、高分子材料100質量部に対して5質量部以上40質量部以下が好ましい。
基材層は、酸化防止剤、架橋剤、難燃剤、着色剤、界面活性剤、分散剤、フィラー等の添加剤を含んでいてもよい。
基材層の平均厚は、無端ベルトの耐久性の観点から、0.1μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましく、1μm以上が更に好ましく、無端ベルトの柔軟性及び耐屈曲性の観点から、1000μm以下が好ましく、800μm以下がより好ましく、600μm以下が更に好ましい。
<離型層>
本実施形態に係る無端ベルトは、基材層の外周面及び内周面の少なくとも一方に離型層を備えていてもよく、基材層の外周面及び内周面に離型層を備えることが好ましい。基材層の外周面に設けられた離型層は、無端ベルトの外周面を構成する。基材層の内周面に設けられた離型層は、無端ベルトの内周面を構成する。
本実施形態に係る無端ベルトは、基材層の外周面及び内周面の少なくとも一方に離型層を備えていてもよく、基材層の外周面及び内周面に離型層を備えることが好ましい。基材層の外周面に設けられた離型層は、無端ベルトの外周面を構成する。基材層の内周面に設けられた離型層は、無端ベルトの内周面を構成する。
離型層は、高分子材料を含有するフィルム又はシートであることが好ましい。
高分子材料としては、基材層について記述した先述のゴム及び樹脂が挙げられる。
高分子材料としては、基材層について記述した先述のゴム及び樹脂が挙げられる。
離型層は、ウレタン樹脂とフッ素含有樹脂粒子とを含有することが好ましい。
ウレタン樹脂(ポリウレタン又はウレタンゴムとも呼ばれる。)は一般的に、ポリイソシアネートとポリオールとを重合して合成される。ウレタン樹脂はハードセグメントとソフトセグメントとを有していることが好ましい。
ウレタン樹脂(ポリウレタン又はウレタンゴムとも呼ばれる。)は一般的に、ポリイソシアネートとポリオールとを重合して合成される。ウレタン樹脂はハードセグメントとソフトセグメントとを有していることが好ましい。
フッ素含有樹脂粒子としては、例えば、4フッ化エチレン樹脂、3フッ化塩化エチレン樹脂、6フッ化プロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、2フッ化2塩化エチレン樹脂、及びこれらの共重合体のいずれかからなる粒子の1種又は2種以上が好ましい。これらの中でも、フッ素含有樹脂粒子としては、4フッ化エチレン樹脂粒子が好ましい。
フッ素含有樹脂粒子の平均一次粒径は、50nm以上500nm以下が好ましく、70nm以上480nm以下がより好ましく、100nm以上450nm以下が更に好ましい。
離型層は、酸化防止剤、架橋剤、難燃剤、着色剤、フィラー等の添加剤を含んでいてもよい。
離型層の平均厚は、基材層の片面において、離型層の耐摩耗性の観点から、3.0μm以上が好ましく、3.5μm以上がより好ましく、4.0μm以上が更に好ましく、無端ベルトの柔軟性及び耐屈曲性の観点から、12.0μm以下が好ましく、10.5μm以下がより好ましく、9.0μm以下が更に好ましい。
[無端ベルトの製造方法]
無端ベルトの製造方法としては、例えば、基材層となる管状部材を用意し、管状部材の外周面又は内周面に離型層を形成する製造方法が挙げられる。
無端ベルトの製造方法としては、例えば、基材層となる管状部材を用意し、管状部材の外周面又は内周面に離型層を形成する製造方法が挙げられる。
管状部材の製造方法は、例えば、高分子材料及び導電性粒子を含有する組成物を溶融し、ダイスからベルト状に押し出して固化させる押出成形;高分子材料及び導電性粒子を含有する組成物を溶融し、ベルト状の金型に入れて固化させる射出成形;高分子材料の前駆体又は単量体と導電性粒子とを含有する組成物を芯体に塗布し固化させる塗布成形;などである。
離型層の形成方法は、例えば、高分子材料及びフッ素含有樹脂粒子を含有する液状組成物を管状部材の外周面又は内周面に塗布し固化させる;高分子材料の前駆体又は単量体とフッ素含有樹脂粒子とを含有する液状組成物を管状部材の外周面又は内周面に塗布し固化させる;などである。液状組成物を固化させるために、成分の種類に応じて、乾燥、加熱、電子線照射又は紫外線照射を行ってもよい。
<ベルトユニット>
図2は、本実施形態に係るベルトユニットの一例を示す概略斜視図である。
ベルトユニット60は、無端ベルトが複数本のロール部材に掛け渡された状態を示す概略斜視図である。ベルトユニット60は、無端ベルト50と駆動ロール62と支持ロール64とを備え、無端ベルト50が駆動ロール62及び支持ロール64に張力がかかった状態で掛け渡された形態(以下、「張架」ともいう。)を有する。駆動ロール62は、駆動ロール62に接続された駆動部(図示せず)の動力によって回転する。無端ベルト50及び支持ロール64は、駆動ロール62の回転に従動して回転する。
図2は、本実施形態に係るベルトユニットの一例を示す概略斜視図である。
ベルトユニット60は、無端ベルトが複数本のロール部材に掛け渡された状態を示す概略斜視図である。ベルトユニット60は、無端ベルト50と駆動ロール62と支持ロール64とを備え、無端ベルト50が駆動ロール62及び支持ロール64に張力がかかった状態で掛け渡された形態(以下、「張架」ともいう。)を有する。駆動ロール62は、駆動ロール62に接続された駆動部(図示せず)の動力によって回転する。無端ベルト50及び支持ロール64は、駆動ロール62の回転に従動して回転する。
ベルトユニット60は、電子写真方式の画像形成装置に転写手段の一部として組み込まれて使用される。ベルトユニット60は、二次転写ベルトユニットに好適である。ベルトユニット60において無端ベルト50を張架するロール部材の本数は2本に限定されず、3本以上でもよい。
<画像形成装置>
本実施形態に係る画像形成装置は、感光体と、感光体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した感光体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、トナーを含む現像剤を収容し、現像剤を用いて感光体の表面に形成された静電荷像を現像しトナー像を形成する現像手段と、本実施形態に係るベルトユニットを有し、トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を備える。転写手段は、例えば、中間転写体と、トナー像を中間転写体の表面に転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー像を記録媒体に転写する二次転写手段とを有し、二次転写手段が本実施形態に係るベルトユニットを有する。
本実施形態に係る画像形成装置は、感光体と、感光体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した感光体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、トナーを含む現像剤を収容し、現像剤を用いて感光体の表面に形成された静電荷像を現像しトナー像を形成する現像手段と、本実施形態に係るベルトユニットを有し、トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を備える。転写手段は、例えば、中間転写体と、トナー像を中間転写体の表面に転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー像を記録媒体に転写する二次転写手段とを有し、二次転写手段が本実施形態に係るベルトユニットを有する。
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;トナー像の転写後、帯電前の感光体の表面をクリーニングする感光体クリーニング手段;トナー像の転写後、帯電前に感光体の表面に除電光を照射して除電する除電手段;等をさらに備えていてもよい。本実施形態に係る画像形成装置は、現像手段を含む部分が、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。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を説明するが、これに限定されるわけではない。以下の説明においては、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図3は、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。
図3に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づく、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して着脱されるプロセスカートリッジであってもよい。
図3に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づく、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して着脱されるプロセスカートリッジであってもよい。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの上方には、各ユニットを通して中間転写ベルト(中間転写体の一例)20が延設されている。中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20の内面に接する、駆動ロール22及び支持ロール24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第4のユニット10Kに向う方向に走行するようになっている。支持ロール24は、図示しないバネ等により駆動ロール22から離れる方向に力が加えられており、両者に巻きつけられた中間転写ベルト20に張力が与えられている。中間転写ベルト20の像保持面側には、駆動ロール22と対向して中間転写ベルトクリーニング装置30が備えられている。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段の一例)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナーの供給がなされる。
第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成及び動作を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエローの画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。
第1のユニット10Yは、感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ロール(帯電手段の一例)2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yによって露光して静電荷像を形成する露光装置(静電荷像形成手段の一例)3、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置(現像手段の一例)4Y、現像したトナー像を中間転写ベルト20上に転写する一次転写ロール(一次転写手段の一例)5Y、及び一次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去する感光体クリーニング装置6Yが順に配置されている。
一次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。各ユニットの一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。
ベルトユニット60は、無端ベルト50(本実施形態に係る無端ベルトの一例)を備えたベルトユニットである。ベルトユニット60は、無端ベルト50と、駆動ロール62と、支持ロール64とを備える。ベルトユニット60は、中間転写ベルト20の外側に配置され、支持ロール24に対向した位置に設けられている。ベルトユニット60には、二次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)が接続されている。
以下、第1のユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が-600V乃至-800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率1×10-6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線が照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3からレーザ光線3Yを照射する。それにより、イエローの画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が-600V乃至-800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率1×10-6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線が照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3からレーザ光線3Yを照射する。それにより、イエローの画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
静電荷像とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転する。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー像として現像され可視化される。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転する。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー像として現像され可視化される。
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロートナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤が収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で攪拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール(現像剤保持体の一例)上に保持されている。そして、感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー像が予め定められた一次転写位置へ搬送される。
感光体1Y上のイエローのトナー像が一次転写位置へ搬送されると、一次転写ロール5Yに一次転写バイアスが印加され、感光体1Yから一次転写ロール5Yに向う静電気力がトナー像に作用し、感光体1Y上のトナー像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(-)と逆極性の(+)極性であり、第1のユニット10Yでは制御部(図示せず)によって例えば+10μAに制御されている。
第2ユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5Kに印加される一次転写バイアスも、第1のユニットに準じて制御されている。
こうして、第1のユニット10Yにてイエローのトナー像が転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー像が重ねられて多重転写される。
こうして、第1のユニット10Yにてイエローのトナー像が転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー像が重ねられて多重転写される。
第1乃至第4のユニットを通して4色のトナー像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と、支持ロール24と、ベルトユニット60とから構成された二次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体の一例)Pが供給機構を介してベルトユニット60と中間転写ベルト20とが接触した隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写バイアスが支持ロール24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(-)と同極性の(-)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー像に作用し、中間転写ベルト20上のトナー像が記録紙P上に転写される。この際の二次転写バイアスは二次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
トナー像が転写された記録紙Pは定着装置(定着手段の一例)28における一対の定着ロールの圧接部(ニップ部)へと送り込まれ、トナー像が記録紙P上へ定着され、定着画像が形成される。カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
トナー像を転写する記録紙Pとしては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される普通紙が挙げられる。記録媒体としては、記録紙P以外にも、OHPシート等も挙げられる。
以下、実施例を例示することで本実施形態をさらに具体的に説明するが、本実施形態は以下の実施例に限定されるものではない。合成、処理、製造などは、特に断りのない限り、室温(25℃±3℃)で行った。
<無端ベルトの作製>
(基材層の作製)
下記の各成分を表1に記載の添加量(質量部)で配合してゴム組成物を調製した。
EPDM:(エチレンプロピレンジエンゴム、JSR社製 EP33)
CR:(クロロプレンゴム、東ソー社製 TSR-61)
CB1:(アセチレンブラック、デンカ社製、品名:デンカブラック粒状品、個数平均一次粒径:35nm)
CB2:(アセチレンブラック、デンカ社製、品名:デンカブラック HS-100、個数平均一次粒径:48nm)
CB3:(アセチレンブラック、デンカ社製、品名:デンカブラック FX-35、個数平均一次粒径:23nm)
硫黄:(鶴見化学工業社製)
ZnO:(協同化学社製)
加硫促進剤:(大内新興化学工業社製、ノクセラーM)
ステアリン酸
(基材層の作製)
下記の各成分を表1に記載の添加量(質量部)で配合してゴム組成物を調製した。
EPDM:(エチレンプロピレンジエンゴム、JSR社製 EP33)
CR:(クロロプレンゴム、東ソー社製 TSR-61)
CB1:(アセチレンブラック、デンカ社製、品名:デンカブラック粒状品、個数平均一次粒径:35nm)
CB2:(アセチレンブラック、デンカ社製、品名:デンカブラック HS-100、個数平均一次粒径:48nm)
CB3:(アセチレンブラック、デンカ社製、品名:デンカブラック FX-35、個数平均一次粒径:23nm)
硫黄:(鶴見化学工業社製)
ZnO:(協同化学社製)
加硫促進剤:(大内新興化学工業社製、ノクセラーM)
ステアリン酸
上記成分を表1に記載の割合で配合したゴム組成物を混練押出し機に投入して、表1に記載の時間混練した後、押出成形し、熱風乾燥して、直径(外径)40mm且つ平均厚490μmの管状体を得た。管状体を長さ355mmに切断し、基材とした。
(保護層の作製)
PTFE(polytetrafluoroethylene)含有ウレタン樹脂(ボンデライトT862A、ヘンケルジャパン社)に硬化剤(ロックタイトWH-1、ヘンケルジャパン社)を1質量%添加し、水で希釈して塗布液とした。
基材の中心軸を水平方向にして基材を回転させながら、基材の外周面に塗布液を散布した。次いで、温度150℃且つ35分間の熱風乾燥を行って、基材の外周面に平均厚6μmの保護層を形成した。次いで、基材の内周面にも同じ塗布液を散布し、同様に熱風乾燥を行って、基材の内周面に平均厚6μmの保護層を形成した。
こうして、基材層の両面に保護層を有する無端ベルトを得た。
PTFE(polytetrafluoroethylene)含有ウレタン樹脂(ボンデライトT862A、ヘンケルジャパン社)に硬化剤(ロックタイトWH-1、ヘンケルジャパン社)を1質量%添加し、水で希釈して塗布液とした。
基材の中心軸を水平方向にして基材を回転させながら、基材の外周面に塗布液を散布した。次いで、温度150℃且つ35分間の熱風乾燥を行って、基材の外周面に平均厚6μmの保護層を形成した。次いで、基材の内周面にも同じ塗布液を散布し、同様に熱風乾燥を行って、基材の内周面に平均厚6μmの保護層を形成した。
こうして、基材層の両面に保護層を有する無端ベルトを得た。
<基材層の断面観察及び無端ベルトの測定>
既述の方法に従い、無端ベルトの切片試料を作製し、基材層に含まれる導電性粒子の全粒子面積率(%)、大径面積割合(%)、中径面積割合(%)、大径個数割合(%)、中径個数割合(%)、及び平均円相当径(nm)を求めた。結果を表2に示す。
また、既述の方法に従い、無端ベルトの体積抵抗率を測定した。結果を表2に示す。
既述の方法に従い、無端ベルトの切片試料を作製し、基材層に含まれる導電性粒子の全粒子面積率(%)、大径面積割合(%)、中径面積割合(%)、大径個数割合(%)、中径個数割合(%)、及び平均円相当径(nm)を求めた。結果を表2に示す。
また、既述の方法に従い、無端ベルトの体積抵抗率を測定した。結果を表2に示す。
<無端ベルトの性能評価>
(抵抗値の電場依存性)
無端ベルトを温度22℃且つ相対湿度55%の環境下に24時間以上置き、調温調湿を行った。同じ温度及び湿度の環境下で、微小電流計(Advantest社、R8430A)及びURプローブ(三菱ケミカル社)を用いて、印加電圧:100V又は500V、印加時間:5秒間、荷重:1kgfの測定条件にて抵抗値(単位:log(Ω))を測定した。測定点は、無端ベルトの幅方向に中央部及び両端部の3点、周方向に等間隔で6点、合計18点とした。印加電圧100V及び500Vそれぞれについて18点の測定値を算術平均し、印加電圧100Vの平均値と印加電圧500Vの平均値との差を下記のとおり分類した。結果を表3に示す。
A:差が1以上
B:差が0.8以上1未満
C:差が0.8未満
(抵抗値の電場依存性)
無端ベルトを温度22℃且つ相対湿度55%の環境下に24時間以上置き、調温調湿を行った。同じ温度及び湿度の環境下で、微小電流計(Advantest社、R8430A)及びURプローブ(三菱ケミカル社)を用いて、印加電圧:100V又は500V、印加時間:5秒間、荷重:1kgfの測定条件にて抵抗値(単位:log(Ω))を測定した。測定点は、無端ベルトの幅方向に中央部及び両端部の3点、周方向に等間隔で6点、合計18点とした。印加電圧100V及び500Vそれぞれについて18点の測定値を算術平均し、印加電圧100Vの平均値と印加電圧500Vの平均値との差を下記のとおり分類した。結果を表3に示す。
A:差が1以上
B:差が0.8以上1未満
C:差が0.8未満
(画質-濃度ムラ及び色抜け-)
無端ベルトの転写性能を、画像の濃度ムラ及び色抜けで評価した。
実施例又は比較例の無端ベルトを画像形成装置Versant 3100i Press(富士フイルムビジネスイノベーション株式会社)に二次転写ベルトとして搭載した。画像形成装置を温度22℃且つ相対湿度55%の環境下に24時間以上置き、同じ環境下で、画像濃度30%の黒色ハーフトーン画像をA3サイズ紙の片面全面に形成した。
無端ベルトの転写性能を、画像の濃度ムラ及び色抜けで評価した。
実施例又は比較例の無端ベルトを画像形成装置Versant 3100i Press(富士フイルムビジネスイノベーション株式会社)に二次転写ベルトとして搭載した。画像形成装置を温度22℃且つ相対湿度55%の環境下に24時間以上置き、同じ環境下で、画像濃度30%の黒色ハーフトーン画像をA3サイズ紙の片面全面に形成した。
濃度ムラについては、ハーフトーン画像の画像濃度を濃度測定機X-Rite404(X-Rite社)で測定して評価した。測定点は、A3サイズ紙の長辺方向に中央部及び両端部の3点、A3サイズ紙の短辺方向に中央部及び両端部の3点、合計9点とした。9点の画像濃度の最大値と最小値との差を下記のとおり分類した。結果を表3に示す。
G1:差が0.05未満
G2:差が0.05以上0.15未満
G3:差が0.15以上
G1:差が0.05未満
G2:差が0.05以上0.15未満
G3:差が0.15以上
色抜けについては、ハーフトーン画像における色抜けの有無を目視で観察し、下記基準で評価した。結果を表3に示す。
G1:色抜けが全く確認されなかった。
G2:色抜けがわずかに確認されたが、許容範囲内であった。
G3:色抜けが確認され、許容範囲を超えていた。
G1:色抜けが全く確認されなかった。
G2:色抜けがわずかに確認されたが、許容範囲内であった。
G3:色抜けが確認され、許容範囲を超えていた。
(屈曲耐性〉
JIS-P8115:2001に準拠して、MIT試験機により、試料幅:15mm、引張り荷重:1kgにおいて、無端ベルトを繰り返し屈曲させた。1往復を1回とする屈曲回数50万回ごとに無端ベルトの表面を目視観察し、ひびの発生の時期を下記のとおり分類した。結果を表3に示す。
A:屈曲回数200万回でひびが未発生
B:屈曲回数200万回でひびが発生
C:屈曲回数150万回でひびが発生
D:屈曲回数100万回以下でひびが発生
JIS-P8115:2001に準拠して、MIT試験機により、試料幅:15mm、引張り荷重:1kgにおいて、無端ベルトを繰り返し屈曲させた。1往復を1回とする屈曲回数50万回ごとに無端ベルトの表面を目視観察し、ひびの発生の時期を下記のとおり分類した。結果を表3に示す。
A:屈曲回数200万回でひびが未発生
B:屈曲回数200万回でひびが発生
C:屈曲回数150万回でひびが発生
D:屈曲回数100万回以下でひびが発生
上記結果から、本実施例は、比較例に比べ、画像の濃度ムラ抑制と無端ベルトの基材層におけるひび(すなわちクラック)の発生の抑制との両立が実現されていることがわかる。
50 無端ベルト
52 基材層
54 離型層
56 離型層
60 ベルトユニット
62 駆動ロール
64 支持ロール
52 基材層
54 離型層
56 離型層
60 ベルトユニット
62 駆動ロール
64 支持ロール
1Y、1M、1C、1K 感光体
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
28 定着装置(定着手段の一例)
30 中間転写ベルトクリーニング装置
50 無端ベルト
60 ベルトユニット
62 駆動ロール
64 支持ロール
P 記録紙(記録媒体の一例)
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
28 定着装置(定着手段の一例)
30 中間転写ベルトクリーニング装置
50 無端ベルト
60 ベルトユニット
62 駆動ロール
64 支持ロール
P 記録紙(記録媒体の一例)
Claims (15)
- 高分子材料と導電性粒子とを含む基材層を有し、
前記基材層の厚み方向に沿って切断した断面を原子間力顕微鏡により観察して得られる像において、前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apの割合が前記基材層の断面全体の面積Atに対し9.0%以上14.5%以下であり、かつ、前記導電性粒子の断面のうち面積が0.01μm2以上である導電性粒子の断面の合計面積Abの割合が前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apに対し28.0%以上65.0%以下である、
無端ベルト。 - 前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apの割合は、前記基材層の断面全体の面積Atに対し、9.5%以上14.0%以下である、請求項1に記載の無端ベルト。
- 前記面積が0.01μm2以上である導電性粒子の断面の合計面積Abの割合は、前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apに対し、35.2%以上61.3%以下である、請求項1又は請求項2に記載の無端ベルト。
- 前記導電性粒子の断面のうち面積が0.005μm2以上0.01μm2未満である導電性粒子の断面の合計面積Amの割合は、前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apに対し16.1%以上21.8%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。
- 高分子材料と導電性粒子とを含む基材層を有し、
前記基材層の厚み方向に沿って切断した断面を原子間力顕微鏡により観察して得られる像において、前記導電性粒子全体の断面の合計面積Apの割合が前記基材層の断面全体の面積Atに対し9.0%以上14.5%以下であり、かつ、前記導電性粒子の断面のうち面積が0.01μm2以上である導電性粒子の断面の個数Nbの割合が前記導電性粒子の断面の全体の個数Npに対し3.5%以上13.7%以下である、
無端ベルト。 - 前記導電性粒子の断面のうち面積が0.005μm2以上0.01μm2未満である導電性粒子の断面の個数Nmの割合は、前記導電性粒子全体の断面の個数Npに対し7.5%以上13.5%以下である、請求項5に記載の無端ベルト。
- 前記高分子材料は、イオン導電性ゴムを含む、請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の無端ベルト。
- 前記イオン導電性ゴムは、エピクロロヒドリンゴム及びクロロプレンゴムからなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項7に記載の無端ベルト。
- 前記導電性粒子は、電子伝導性粒子を含む、請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の無端ベルト。
- 前記電子伝導性粒子は、カーボンブラックを含む、請求項9に記載の無端ベルト。
- 前記導電性粒子の断面における平均円相当径は、26.7nm以上43.8nm以下である、請求項1~請求項10のいずれか1項に記載の無端ベルト。
- 前記基材層の外周面及び内周面の少なくとも一方に設けられた離型層をさらに有する、請求項1~請求項11のいずれか1項に記載の無端ベルト。
- 請求項1~請求項12のいずれか1項に記載の無端ベルトと、
前記無端ベルトを張力がかかった状態で掛け渡す複数本のロール部材と、を備え、
画像形成装置に着脱される、
ベルトユニット。 - 感光体と、
前記感光体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記感光体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
トナーを含む現像剤を収容し、前記現像剤を用いて前記感光体の表面に形成された静電荷像を現像しトナー像を形成する現像手段と、
請求項13に記載のベルトユニットを有し、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置。 - 前記転写手段が、
中間転写体と、前記トナー像を前記中間転写体の表面に転写する一次転写手段と、前記中間転写体の表面に転写された前記トナー像を記録媒体に転写する二次転写手段と、を有し、
前記二次転写手段として請求項13に記載のベルトユニットを有する、
請求項14に記載の画像形成装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2022013008A JP2023111245A (ja) | 2022-01-31 | 2022-01-31 | 無端ベルト、ベルトユニット、及び画像形成装置 |
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JP2012177811A (ja) | 2011-02-25 | 2012-09-13 | Canon Inc | 電子写真用ベルトの電気抵抗経時安定性の評価方法 |
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2022
- 2022-01-31 JP JP2022013008A patent/JP2023111245A/ja active Pending
-
2023
- 2023-01-10 US US18/152,159 patent/US11841651B2/en active Active
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