JP2024026005A - 中間転写ベルトクリーニングシステム、転写装置、及び画像形成装置 - Google Patents

中間転写ベルトクリーニングシステム、転写装置、及び画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】クリーニング維持性に優れる中間転写ベルトクリーニングシステムの提供。【解決手段】中間転写ベルト及びクリーニング装置を備え、クリーニングブレードは、粘弾性の温度依存性測定による、周波数1Hzにおける損失正接のピーク値(tanδp)が0.25以上0.40以下、周波数1Hzにおける22℃での損失正接(tanδ22)が0.20以上0.35以下であり、中間転写ベルトとクリーニングブレードとの動摩擦係数Dが0.30以上0.80以下である、中間転写ベルトクリーニングシステム。【選択図】図1

Description

本開示は、中間転写ベルトクリーニングシステム、転写装置、及び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(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が用いられ、さらに中間転写ベルトの外周面の清掃にはクリーニングブレードが用いられる。
例えば、特許文献1には、「粘弾性測定による損失正接tanδの温度分散曲線において、0℃での損失正接tanδ(0)と、24℃での損失正接tanδ(24)と、32℃での損失正接tanδ(32)とが、0.5≦tanδ(24)/tanδ(0)≦1.0、0.7≦tanδ(32)/tanδ(24)≦1.0、0.4≦tanδ(32)/tanδ(0)≦1.0の関係を満たす熱可塑性樹脂組成物から成形されている画像形成装置用クリーニングブレード」が開示されている。
特許文献2には、「トナー像を担持し、損失正接tanδ1が0.05≦tanδ1≦0.40である像担持体と、前記像担持体に担持された前記トナー像を、記録媒体に転写する転写手段と、前記像担持体にエッジが接触し、前記像担持体から前記記録媒体へ前記トナー像が転写された後に前記像担持体に残留するトナーを除去する、損失正接がtanδ2であるブレード部材とを有し、前記像担持体の前記損失正接tanδ1は、前記像担持体の一部分を切り取って成型される第1の試験片を用いて測定され、前記第1の試験片は、前記ブレード部材に接する面を含み、前記ブレード部材の損失正接tanδ2は前記ブレード部材の一部を切り取って成型される第2の試験片を用いて測定され、前記第2の試験片は、前記中間転写ベルトと接する前記エッジ及び前記エッジを形成する2つの面を含む画像形成装置において、前記像担持体の損失正接tanδ1と前記ブレード部材の損失正接δ2が、0.25≦tanδ1+tanδ2≦0.65を満足する画像形成装置」が開示されている。
特許文献3には、「電子写真方式を採用する画像形成装置内の相手部材との摺接によって上記相手部材の表面に残留する残留トナーを除去するために用いられるブレード部材であって、ジフェニルメタンジイソシアネートとポリエステル系ポリオールとを主原料に用いたポリウレタンゴム製のブレード本体と、該ブレード本体における部位であって上記相手部材と摺接させるための摺接部の表面を少なくとも被覆する被膜とを有しており、上記ポリウレタンゴムは、国際ゴム硬さが65~85IRHD、tanδピーク温度が8℃以下、tanδピーク値が1.1以下であり、上記被膜は、炭化水素系重合体を主成分として含有するブレード部材」が開示されている。
特開2006-145635号公報 特開2005-099763号公報 国際公開第2015/30120号
本開示は、粘弾性の温度依存性測定による周波数1Hzにおける損失正接のピーク値(tanδ)が0.25未満又は0.40超であるクリーニングブレードを備える中間転写ベルトクリーニングシステム、粘弾性の温度依存性測定による周波数1Hzにおける22℃での損失正接(tanδ22)が0.20未満又は0.35超であるクリーニングブレードを備える中間転写ベルトクリーニングシステム、或いは中間転写ベルトとクリーニングブレードとの動摩擦係数Dが0.30未満又は0.80超である中間転写ベルトクリーニングシステムに比べて、クリーニングブレードのクリーニング維持性に優れる中間転写ベルトクリーニングシステムを提供することを課題とする。
上記課題を解決するための手段は、以下の態様を含む。
<1>
外周面にトナー像が転写される中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトの外周面に接触してクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング装置と、
を備え、
前記クリーニングブレードは、粘弾性の温度依存性測定による、周波数1Hzにおける損失正接のピーク値(tanδ)が0.25以上0.40以下、周波数1Hzにおける22℃での損失正接(tanδ22)が0.20以上0.35以下であり、
前記中間転写ベルトと前記クリーニングブレードとの動摩擦係数Dが0.30以上0.80以下である、中間転写ベルトクリーニングシステム。
<2>
前記損失正接のピーク値(tanδ)が0.26以上0.38以下である<1>に記載の中間転写ベルトクリーニングシステム。
<3>
前記22℃での損失正接(tanδ22)が0.21以上0.34以下である<1>又は<2>に記載の中間転写ベルトクリーニングシステム。
<4>
前記動摩擦係数Dが0.35以上0.75以下である<1>~<3>のいずれか1項に記載の中間転写ベルトクリーニングシステム。
<5>
前記損失正接のピーク値(tanδ)と前記22℃での損失正接(tanδ22)との差(tanδ-tanδ22)が0以上0.17以下である<1>~<4>のいずれか1項に記載の中間転写ベルトクリーニングシステム。
<6>
前記差(tanδ-tanδ22)が0以上0.15以下である<5>に記載の中間転写ベルトクリーニングシステム
<7>
前記クリーニングブレードにおける前記中間転写ベルトと接触する接触部が、マルテンス硬度が1.0N/mm以上3.5N/mm以下のポリウレタンゴム部材で構成される<1>~<6>のいずれか1項に記載の中間転写ベルトクリーニングシステム。
<8>
前記マルテンス硬度が1.5N/mm以上3.0N/mm以下である<7>に記載の中間転写ベルトクリーニングシステム。
<9>
<1>~<8>のいずれか1項に記載の中間転写ベルトクリーニングシステムと、
像保持体の表面に形成されたトナー像を前記中間転写ベルト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、
前記中間転写ベルトの外周面に一次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。
<10>
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、<9>に記載の転写装置と、
を備える画像形成装置。
<1>、<2>、<3>又は<4>に係る発明によれば、粘弾性の温度依存性測定による周波数1Hzにおける損失正接のピーク値(tanδ)が0.25未満又は0.40超であるクリーニングブレードを備える中間転写ベルトクリーニングシステム、粘弾性の温度依存性測定による周波数1Hzにおける22℃での損失正接(tanδ22)が0.20未満又は0.35超であるクリーニングブレードを備える中間転写ベルトクリーニングシステム、或いは中間転写ベルトとクリーニングブレードとの動摩擦係数Dが0.30未満又は0.80超である中間転写ベルトクリーニングシステムに比べて、クリーニングブレードのクリーニング維持性に優れる中間転写ベルトクリーニングシステムが提供される。
<5>又は<6>に係る発明によれば、損失正接のピーク値(tanδ)と22℃での損失正接(tanδ22)との差(tanδ-tanδ22)が0.17超であるクリーニングブレードを備える中間転写ベルトクリーニングシステムに比べて、クリーニングブレードのクリーニング維持性に優れる中間転写ベルトクリーニングシステムが提供される。
<7>又は<8>に係る発明によれば、クリーニングブレードにおける中間転写ベルトと接触する接触部が、マルテンス硬度が1.0N/mm未満又は3.5N/mm超のポリウレタンゴム部材で構成されるクリーニングブレードを備える中間転写ベルトクリーニングシステムに比べて、クリーニングブレードのクリーニング維持性に優れる中間転写ベルトクリーニングシステムが提供される。
<9>又は<10>に係る発明によれば、粘弾性の温度依存性測定による周波数1Hzにおける損失正接のピーク値(tanδ)が0.25未満又は0.40超であるクリーニングブレードを備える中間転写ベルトクリーニングシステム、粘弾性の温度依存性測定による周波数1Hzにおける22℃での損失正接(tanδ22)が0.20未満又は0.35超であるクリーニングブレードを備える中間転写ベルトクリーニングシステム、或いは中間転写ベルトとクリーニングブレードとの動摩擦係数Dが0.30未満又は0.80超である中間転写ベルトクリーニングシステムを備える場合に比べて、筋状の画像欠陥の発生が抑制された転写装置又は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。 クリーニングブレードの中間転写ベルトに対する食い込み量dを説明するための模式図である。
以下に、本開示の一例である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。
<中間転写ベルトクリーニングシステム>
本実施形態に係る中間転写ベルトクリーニングシステムは、外周面にトナー像が転写される中間転写ベルトと、中間転写ベルトの外周面に接触してクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング装置と、を備える。
そして、クリーニングブレードは、粘弾性の温度依存性測定による、周波数1Hzにおける損失正接のピーク値(tanδ)が0.25以上0.40以下、周波数1Hzにおける22℃での損失正接(tanδ22)が0.20以上0.35以下であり、中間転写ベルトとクリーニングブレードとの動摩擦係数Dが0.30以上0.80以下である。
本実施形態に係る中間転写ベルトクリーニングシステムは、上記構成により、クリーニングブレードのクリーニング維持性に優れる。その理由は、次の通り推測される。
従来の中間転写ベルトとクリーニングブレードとの組み合わせでは、回転駆動する中間転写ベルトにクリーニングブレードを接触させたとき、クリーニングブレードに発生する振動が大きくなり、トナーを十分クリーニングできず、トナーがすり抜けることがあった。その結果、中間転写ベルト上にフィルミングが発生し、画像形成装置において形成される画像に筋状の画像欠陥が生じることがあった。
なお、「フィルミング」とは、トナー粒子が潰れ、引き伸ばされた状態で中間転写ベルトの表面に付着する現象である。
これに対し、本実施形態では、クリーニングブレードにおける粘弾性の温度依存性測定による、周波数1Hzにおける損失正接のピーク値(tanδ)、および周波数1Hzにおける22℃での損失正接(tanδ22)を上記範囲とし、且つ中間転写ベルトとクリーニングブレードとの動摩擦係数Dを上記範囲とする。これにより、中間転写ベルトとの接触によってクリーニングブレードに生じる振動が小さくなることを見出した。その結果、トナーのすり抜けを抑制し、中間転写ベルト上でのフィルミングの発生が抑制される。そして、画像形成装置において形成される画像での筋状の画像欠陥の発生が抑制される。
以上から、本実施形態に係る中間転写ベルトクリーニングシステムは、上記構成により、クリーニングブレードのクリーニング維持性に優れると推測される。
(クリーニングブレード:22℃での損失正接(tanδ22))
クリーニングブレードは、粘弾性の温度依存性測定による、周波数1Hzにおける22℃での損失正接(tanδ22)が0.20以上0.35以下である。
損失正接(tanδ22)が0.20未満では、クリーニングブレードの振動の吸収性が低くなり、つまり回転駆動する中間転写ベルトとの接触によってクリーニングブレードに生じる振動が大きくなる。その結果トナーのすり抜けが生じ、画像形成装置において画像に筋状の画像欠陥が生じる。一方、損失正接(tanδ22)が0.35超では、クリーニングブレードの粘性が高くなり、中間転写ベルトとの粘着性が上がる。その結果、中間転写ベルトとの接触によるクリーニングブレードの振動が大きくなり、トナーのすり抜けが生じて、画像に筋状の画像欠陥が生じる。
22℃での損失正接(tanδ22)は、好ましくは0.21以上0.34以下であり、より好ましくは0.23以上0.32以下である。
(クリーニングブレード:損失正接のピーク値(tanδ))
クリーニングブレードは、粘弾性の温度依存性測定による、周波数1Hzにおける損失正接のピーク値(tanδ)が0.25以上0.40以下である。
なおピーク値(tanδ)とは、クリーニングブレードにおける損失正接が最も高くなる温度における当該損失正接を指す。温度は特に限定されず、ピーク値(tanδ)が温度22℃に存在していてもよい。
損失正接のピーク値(tanδ)が0.40以下であることは、22℃での損失正接(tanδ22)と損失正接のピーク値(tanδ)との差が大き過ぎないことを意味する。そのため、損失正接のピーク値(tanδ)が0.40以下であることで、クリーニングブレードの粘弾性の温度依存性が低減され、つまりクリーニングブレードに生じる振動における温度によるバラツキが抑制される。その結果、クリーニングブレードが常温(22℃程度)と差のある温度環境に晒された場合であっても、クリーニングブレードの振動が抑制され、トナーのすり抜けが抑制され、画像における筋状の画像欠陥の発生が低減される。
一方、損失正接のピーク値(tanδ)が0.25以上であることで、クリーニングブレードの振動の吸収性が保持され、クリーニングブレードが常温(22℃程度)と差のある温度環境に晒された場合であっても、回転駆動する中間転写ベルトとの接触によってクリーニングブレードに生じる振動が抑制される。その結果トナーのすり抜けが抑制され、画像形成装置において画像に生じる筋状の画像欠陥が低減される。
損失正接のピーク値(tanδ)は、好ましくは0.26以上0.38以下であり、より好ましくは0.28以上0.37以下である。
(クリーニングブレード:差(tanδ-tanδ22))
なお、損失正接のピーク値(tanδ)と22℃での損失正接(tanδ22)との差(tanδ-tanδ22)は、好ましくは0以上0.17以下であり、より好ましくは0以上0.15以下である。
差(tanδ-tanδ22)が上記範囲であることで、クリーニングブレードの粘弾性の温度依存性が低減され、クリーニングブレードに生じる振動における温度によるバラツキが抑制される。その結果、クリーニングブレードが常温(22℃程度)と差のある温度環境に晒された場合であっても、クリーニングブレードの振動が抑制され、トナーのすり抜けが抑制され、画像における筋状の画像欠陥の発生が低減される。
-粘弾性の温度依存性測定-
ここで、クリーニングブレードにおける粘弾性の温度依存性測定について説明する。
Exstar-DMS-6100((株)日立ハイテクサイエンス(旧セイコーインスツル(株)))を用い、幅5mmの短冊状に切断したクリーニングブレードを距離20mmの長さで固定し、-40℃以上60℃以下までの温度範囲で、1Hzの周波数における貯蔵弾性率と損失弾性率を測定し、各温度における損失正接(tanδ)を算出する。
こうして測定された各温度での損失正接のうち、最も高い値が損失正接のピーク値(tanδ)に相当し、温度22℃での値が損失正接(tanδ22)に相当する。
(動摩擦係数D)
中間転写ベルトとクリーニングブレードとの動摩擦係数Dは、0.30以上0.80以下である。
動摩擦係数Dが0.30未満では、クリーニングブレードの先端が中間転写ベルトとの接触位置での摩擦が小さくなり過ぎて、摩擦によるトナーのかき取り性が低下し、クリーニング性能が低下する。一方、動摩擦係数Dが0.80超では、両者の摩擦が大きくなり過ぎて、中間転写ベルトとの接触によるクリーニングブレードの振動が大きくなり、トナーのすり抜けが生じて、画像に筋状の画像欠陥が生じる。
動摩擦係数Dは、好ましくは0.35以上0.75以下であり、より好ましくは0.38以上0.70以下である。
-動摩擦係数Dの測定-
動摩擦係数Dは、次の通り測定される。
中間転写ベルトの試料をステージ上に固定し、固定した中間転写ベルトの試料に対し、クリーニングブレードを接触させた状態で、クリーニングブレードに対し垂直方向から荷重をかけ(垂直抗力)、中間転写ベルトを水平方向に一定速度で移動させ、その際の中間転写ベルトの試料とブレード間の摩擦力を測定し、摩擦係数D=摩擦力/垂直抗力として、算出する。
(クリーニングブレード:ポリウレタンゴム部材のマルテンス硬度)
クリーニングブレードの22℃での損失正接(tanδ22)、損失正接のピーク値(tanδ)、及び中間転写ベルトとクリーニングブレードとの動摩擦係数Dを前述の範囲に容易に制御し易くする観点で、クリーニングブレードにおける中間転写ベルトと接触する接触部は、ポリウレタンゴム部材で構成されることが好ましい。
さらに前記ポリウレタンゴム部材はマルテンス硬度が1.0N/mm以上3.5N/mm以下であることが好ましく、マルテンス硬度が1.5N/mm以上3.0N/mm以下であることがより好ましい。クリーニングブレードにおけるポリウレタンゴム部材のマルテンス硬度が上記範囲であることで、クリーニングブレードのクリーニング維持性にさらに優れる。
-マルテンス硬度の測定-
ポリウレタンゴム部材のマルテンス硬度は、次の通り測定される。
PICODENTOR(登録商標) HM500(株式会社フィッシャー・インストルメンツ)を用いる。ポリウレタンゴム部材に対し、ベルコビッチ圧子により荷重を5mNまで20秒かけて増加させ、5秒間のクリープの後、20秒かけて荷重0mNまで減少させて応力-ひずみ曲線を得る。この応力-ひずみ曲線よりマルテンス硬度を算出する。
[中間転写ベルト]
(層構成)
中間転写ベルトとしては、例えばポリイミド系樹脂層の単層体、又はポリイミド系樹脂層を最表面層として有する積層体が挙げられる。
中間転写ベルトは、外周面をポリイミド系樹脂層で構成されていることがよい。
中間転写ベルトがポリイミド系樹脂層を最表面層として有する積層体で構成される場合、樹脂基材層上にポリイミド系樹脂層を設けた、中間転写ベルトが採用される。なお、基材層とポリイミド系樹脂層との間に、中間層(弾性層等)を設けてもよい。
なお、樹脂基材層、中間層(弾性層等)は、中間転写ベルトに採用されている周知の層が適用される。
(ポリイミド系樹脂層の構成)
ポリイミド系樹脂層は、例えば、ポリイミド系樹脂と、導電性カーボン粒子と、を含む。 ポリイミド系樹脂層は、離型剤を含むことが好ましい。
なお、ポリイミド系樹脂層は、必要に応じて、周知のその他成分を含んでもよい。
ここで、ポリイミド系樹脂層とは、樹脂層構成成分のうち、質量で最も多くポリイミド系樹脂を含む層である。
-ポリイミド系樹脂-
ポリイミド系樹脂とは、イミド結合を有する構成単位を含む樹脂を意味する。
ポリイミド系樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等が挙げられる。
これらの中でも、クリーニング維持性の観点から、ポリイミド系樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂が好ましく、ポリイミド樹脂がより好ましい。
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。

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。
ポリイミド系樹脂層に対する、ポリイミド系樹脂の含有量は、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。
-導電性カーボン粒子-
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。
導電性カーボン粒子の平均粒径としては、分散性、機械的強度、体積抵抗率、成膜性等の観点から、2nm以上40nm以下が好ましく、8nm以上20nm以下がより好ましく、10nm以上15nm以下がさらに好ましい。
導電性カーボン粒子の平均粒径は、次の方法により測定される。
まず、ポリイミド系樹脂層から、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、導電性カーボン粒子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、その平均値を平均粒径とする。
導電性カーボン粒子の含有量は、機械的強度、体積抵抗率の観点から、ポリイミド系樹脂層に対して10質量%以上50質量%以下が好ましい。
-その他成分-
その他成分としては、例えば、導電性カーボン粒子以外の導電剤、機械的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、離型剤等が挙げられる。
その他成分が含まれる場合、その他の成分の含有量は、ポリイミド系樹脂層に対して、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。
(ポリイミド系樹脂層の厚み)
ポリイミド系樹脂層の厚さは、中間転写ベルトがポリイミド系樹脂層の単層体で構成される場合、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。
ポリイミド系樹脂層の厚さは、中間転写ベルトがポリイミド系樹脂層を最表面層として有する積層体で構成される場合、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。
なお、ポリイミド系樹脂層の厚さは、以下のようにして測定する。
即ち、ポリイミド系樹脂層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。
(中間転写ベルトの体積抵抗率)
中間転写ベルトの、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、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。
中間転写ベルトにおける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、中間転写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。
(中間転写ベルトの表面抵抗率)
中間転写ベルトの、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。
中間転写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、中間転写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。
[クリーニングブレード]
(構成)
クリーニングブレードは、例えば、単層構成であってもよく、二層構成であってもよく、三層以上の構成であってもよく、その他の構成であってもよい。
単層構成のクリーニングブレードとしては、例えば、中間転写ベルトと接触する接触部を含めて全体が単一の材料から構成されたクリーニングブレード(すなわち、接触部材からなるクリーニングブレード)が挙げられる。
二層構成のクリーニングブレードとしては、例えば、中間転写ベルトと接触する接触部を含む接触部材からなる第一層と、該第一層よりも背面側に形成され且つ接触部材とは異なる材料からなる背面層としての第二層と、が設けられたクリーニングブレードが挙げられる。
三層以上の構成のクリーニングブレードとしては、例えば前記二層構成のクリーニングブレードにおける第一層と第二層との間に他の層を有するクリーニングブレードが挙げられる。
クリーニングブレードは、例えば、剛性板状支持材に支持されて用いられる。
(中間転写ベルトと接触する接触部)
クリーニングブレードにおける、中間転写ベルトと接触する接触部は、ポリウレタンゴム部材で構成されていることがよい。
-ポリウレタンゴム-
ポリウレタンゴムは、ポリオール成分と、ポリイソシアネート成分と、を少なくとも重合したポリウレタンゴムである。ポリウレタンゴムは、必要に応じて、ポリオール成分以外にポリイソシアネートのイソシアネート基と反応し得る官能基を有する樹脂を重合したポリウレタンゴムであってもよい。
ポリウレタンゴムは、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。「ハードセグメント」及び「ソフトセグメント」とは、ポリウレタンゴム材料中で、前者を構成する材料の方が、後者を構成する材料よりも相対的に硬い材料からなり、後者を構成する材料の方が前者を構成する材料よりも相対的に柔らかい材料からなるセグメントを意味する。
なお、ハードセグメントを構成する材料(ハードセグメント材料)としては、ポリオール成分のうち低分子ポリオール成分、ポリイソシアネートのイソシアネート基と反応し得る官能基を有する樹脂等が挙げられる。一方、ソフトセグメントを構成する材料(ソフトセグメント材料)としては、ポリオール成分のうち高分子ポリオール成分が挙げられる。
ここで、ハードセグメントの凝集体の平均粒子径は、1μm以上10μm以下が好ましく、1μm以上5μm以下がより好ましい。
ハードセグメントの凝集体の平均粒子径を1μm以上とすることで、接触部材の表面の摩擦抵抗が低減され易くなる。そのため、ブレード挙動が安定化され、局所的な摩耗が抑制され易くなる。
一方、ハードセグメントの凝集体の平均粒子径を10μm以下とすることで、欠けの発生が抑制され易くなる。
ハードセグメントの凝集体の平均粒子径は、次の通り測定される。偏光顕微鏡(オリン
パス製BX51-P)を用い、倍率×20にて画像を撮影し、画像処理を施して画像を2値化し、クリーニングブレード1本につき5点(1点につき5個の凝集体の粒子径を測定)、クリーニングブレード20本について、凝集体の粒子径(円相当径)を測定し、計500個から平均粒子径を算出する。
なお、画像の2値化は、画像処理ソフトOLYMPUS Stream essentials(オリンパス社製)を用い、結晶部及びハードセグメントの凝集体を黒、非晶部(ソフトセグメントに相当)を白になるよう色相/彩度/輝度の閾値を調整する。
・ポリオール成分
ポリオール成分は、高分子ポリオールと低分子ポリオールとが含まれる。
高分子ポリオール成分は、数平均分子量が500以上(好ましくは500以上5000以下)のポリオールである。高分子ポリオール成分としては、低分子ポリオールと二塩基酸との脱水縮合で得られるポリエステルポリオール、低分子ポリオールとアルキルカーボネートの反応により得られるポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエーテルポリオール等の周知のポリオールが挙げられる。なお、高分子ポリオールの市販品としては、例えば、株式会社ダイセル製のプラクセル205やプラクセル240などが挙げられる。
ここで、数平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法で測定された値である。以下、同様である。
これら高分子ポリオールは、単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
高分子ポリオール成分の重合比は、ポリウレタンゴムの全重合成分に対して、30モル%以上50モル%以下がよく、好ましくは40モル%以上50モル%以下である。
低分子ポリオール成分は、分子量(数平均分子量)500未満のポリオールである。低分子ポリオールは、鎖長延長剤、及び架橋剤として機能する材料である。
低分子ポリオール成分としては、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,18-オクタデカンジオール、1,20-エイコサンジオールが挙げられる。その中でも、低分子ポリオール成分として1,4-ブタンジオールが好ましく適用される。
低分子ポリオール成分として、鎖長延長剤及び架橋剤として周知なジオール(2官能)、トリオール(3官能)、又はテトラオール(4官能)等も挙げられる。
これらのポリオールは、単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
低分子ポリオール成分の重合比は、ポリウレタンゴムの全重合成分に対して、50モル%を超え75モル%以下がよく、好ましくは52モル%以上75モル%、より好ましくは55モル%以上75モル%以下、さらに好ましくは55モル%以上60モル%以下である。
・ポリイソシアネート成分
ポリイソシアネート成分としては、例えば、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、2,6-トルエンジイソシアネート(TDI)、1,6-ヘキサンジイ
ソシアネート(HDI)、1,5-ナフタレンジイソシアネート(NDI)、及び3,3-ジメチルビフェニル-4,4’-ジイソシアネート(TODI)などが挙げられる。
ポリイソシアネート成分としては、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、1,5-ナフタレンジイソシアネート(NDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)がより望ましい。
これらポリイソシアネート成分は、単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
ポリイソシアネート成分の重合比は、ポリウレタンゴムの全重合成分に対して、5モル%以上25モル%以下がよく、好ましくは10モル%以上20モル%以下である。
・イソシアネート基に対して反応し得る官能基を有する樹脂
イソシアネート基に対して反応し得る官能基を有する樹脂(以下「官能基含有樹脂」と称する)は、柔軟性のある樹脂であることが望ましく、柔軟性の点から直鎖構造を有する脂肪族系の樹脂であることがより望ましい。官能基含有樹脂の具体例としては、2つ以上のヒドロキシル基を含むアクリル樹脂や、2つ以上のヒドロキシル基を含むポリブタジエン樹脂、2つ以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂等が挙げられる。
2つ以上のヒドロキシル基を含むアクリル樹脂の市販品としては、例えば、綜研化学社製のアクトフロー(グレード:UMB-2005B、UMB-2005P、UMB-2005、UME-2005等)が挙げられる。
2つ以上のヒドロキシル基を含むポリブタジエン樹脂の市販品としては、例えば、出光興産株式会社製、R-45HT等が挙げられる。
2つ以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂としては、従来の一般的なエポキシ樹脂のごとく硬くて脆い性質を有するものではなく、従来のエポキシ樹脂よりも柔軟強靭性であるものが望ましい。上記エポキシ樹脂としては、例えば、分子構造の面では、その主鎖構造中に、主鎖の可動性を高くし得る構造(柔軟性骨格)を有するものが好適であり、柔軟性骨格としては、アルキレン骨格や、シクロアルカン骨格、ポリオキシアルキレン骨格等が挙げられ、特にポリオキシアルキレン骨格が好適である。
また、物性面では、従来のエポキシ樹脂と比べて、分子量に比して粘度が低いエポキシ樹脂が好適である。具体的には、重量平均分子量が900±100の範囲内であり、25℃における粘度が15000±5000mPa・sの範囲内であることが望ましく、15000±3000mPa・sの範囲内であることがより望ましい。この特性を有するエポキシ樹脂の市販品としては、例えば、DIC製、EPLICON EXA-4850-150等が挙げられる。
官能基含有樹脂の重合比は、クリーニングブレードの特性を損なわない範囲とすることがよい。
・ポリウレタンゴムの製造方法
ポリウレタンゴムの製造は、プレポリマー法やワンショット法など、ポリウレタンの一般的な製造方法が用いられる。プレポリマー法は耐摩耗性及び欠け性に優れるポリウレタンが得られるため本実施形態には好適であるが、製法により制限されるものではない。
なお、クリーニングブレードの成形は、上記方法により調製されたクリーニングブレード形成用の組成物を、例えば、遠心成形や押し出し成形等を利用して、シート状に形成し、切断加工等を施すことにより作製される。
ここで、ポリウレタンゴムの製造に使用する触媒としては、第三級アミン等のアミン系化合物、第四級アンモニウム塩、有機錫化合物等の有機金属化合物等が挙げられる。
上記第三級アミンとしては、例えば、トリエチルアミン等のトリアルキルアミン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,3-ブタンジアミン等のテトラアルキルジアミン、ジメチルエタノールアミン等のアミノアルコール、エトキシル化アミン、エトキシル化ジアミン、ビス(ジエチルエタノールアミン)アジペート等のエステルアミン、トリエチレンジアミン(TEDA)、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン等のシクロヘキシルアミン誘導体、N-メチルモルホリン、N-(2-ヒドロキシプロピル)-ジメチルモルホリン等のモルホリン誘導体、N,N’-ジエチル-2-メチルピペラジン、N,N’-ビス-(2-ヒドロキシプロピル)-2-メチルピペラジン等のピペラジン誘導体等が挙げられる。
第四級アンモニウム塩としては、例えば、2-ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム・オクチル酸塩、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン-5(DBN)・オクチル酸塩、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7(DBU)-オクチル酸塩、DBU-オレイン酸塩、DBU-p-トルエンスルホン酸塩、DBU-蟻酸塩、2-ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム・蟻酸塩等が挙げられる。
有機錫化合物としては、例えば、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジ(2-エチルヘキソエート)等のジアルキル錫化合物や、2-エチルカプロン酸第1錫、オレイン酸第1錫等が挙げられる。
これら触媒の中でも、耐加水分解性の点では第三級アンモニウム塩のトリエチレンジアミン(TEDA)が用いられ、加工性の点で第四級アンモニウム塩が好適に用いられる。第四級アンモニウム塩の中でも、高反応活性である1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン-5(DBN)・オクチル酸塩、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7(DBU)-オクチル酸塩、DBU-蟻酸塩が好適に用いられる。
触媒の含有量は、接触部材を構成するポリウレタンゴム全体の0.0005質量%以上0.03質量%以下の範囲が好ましく、特に好ましくは0.001質量%以上0.01質量%以下である。
これらは単独で若しくは2種以上併せて用いられる。
(接触部の改質)
接触部を構成するポリウレタンゴム部材の表層に、イソシアネート化合物の含浸硬化層を有していてもよい。
ここで、接触部を構成するポリウレタンゴム部材の表層とは、接触部表面から200μmまでの領域を示す。
含浸硬化層は、イソシアネート化合物と有機溶剤とを含む表面処理液を弾性層の表層に含浸させ、表面処理液(つまりイソシアネート化合物)を硬化させた層である。
含浸硬化層は、表面から内部に向かって漸次疎になるように接触部の表層と一体的に形成される。
イソシアネート化合物としては、2,6-トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4´-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、パラフェニレンジイソシアネート(PPDI)、1,5-ナフタレンジイソシアネート(NDI)及び3,3-ジメチルジフェニル-4,4´-ジイソシアネート(TODI)、並びにそれらの多量体およびそれらの変性体等が挙げられる。
なお、接触部を構成するポリウレタンゴム部材の表層に、ダイヤモンドライクカーボンが含浸した層を有してもよい。接触部を構成するポリウレタンゴム部材の表面に、ダイヤモンドライクカーボン層を有していてもよい。
(接触部の物性)
クリーニングブレードにおける中間転写ベルトと接触する接触部は、ポリウレタンゴム部材で構成され、さらに前記ポリウレタンゴム部材はマルテンス硬度が前述の範囲であることが好ましい。クリーニングブレードにおける接触部を構成するポリウレタンゴム部材のマルテンス硬度が上記範囲であることで、クリーニングブレードの22℃での損失正接(tanδ22)、損失正接のピーク値(tanδ)、及び中間転写ベルトとクリーニングブレードとの動摩擦係数Dを前述の範囲に容易に制御し易くなる。
クリーニングブレードを中間転写ベルトに押し付ける押し付け力NFは0.05N・m以上5.0N・m以下が好ましく、0.1N・m以上3.0N・m以下がより好ましい。
ここで、クリーニングブレードの押し付け力NFは、次式で算出される。
式:押し付け力NF=k×d
式中、kは、クリーニングブレード固有のばね定数、dは、クリーニングブレードの中間転写ベルトに対する食い込み量(図2参照)を示す。
クリーニングブレード固有のばね定数kは、クリーニングブレード12に変位を与えてロードセルで荷重を測定することで求める。
クリーニングブレードの中間転写ベルトに対する食い込み量dは、クリーニングブレード12を支持部材に固定し、中間転写ベルトを接触させたときのクリーニングブレードの変位量を計算する。
クリーニングブレードの中間転写ベルトへの食い込み量dは、0mm以上10mm以下が好ましく、0.01mm以上5mm以下がより好ましい。
ここで、図2中、BEは中間転写ベルト、CBはクリーニングブレード、CBSはクリーニングブレードを支持する支持部材を示す。
<転写装置>
本実施形態に係る転写装置は、上記本実施形態に係る中間転写ベルトクリーニングシステムに記載の中間転写ベルトクリーニングシステムと、像保持体の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト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、中間転写ベルトの外周面に一次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。
[一次転写装置]
一次転写装置において、一次転写部材は、中間転写ベルト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ベルト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ベルトの外周面に一次転写される。
[二次転写装置]
二次転写装置において、二次転写部材は、中間転写ベルト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、中間転写ベルト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、中間転写ベルト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、中間転写ベルト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。
[転写装置の他の構成]
なお、本実施形態に係る転写装置は、複数の中間転写ベルトを介して、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中間転写ベルトにトナー像を一次転写し、さらに、第1中間転写ベルトから第2中間転写ベルトにトナー像を二次転写した後、第2中間転写ベルト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、複数の中間転写ベルトの少なくとも一つに、上記本実施形態に係る中間転写ベルトを適用する。
<画像形成装置>
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体を有し、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、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する転写装置であって、上記本実施形態に係る転写装置に記載の転写装置と、を備える。
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装置を備えた装置;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装置を備える装置;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。
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中間転写ベルトクリーニングブレード35に対向して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ブレード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、二次転写ロール22、及び中間転写ベルトクリーニング部材35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。
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の回転に伴って中間転写ベルトクリーニングブレード35まで搬送され、中間転写ベルトクリーニングブレード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、本開示の実施例について説明するが、本開示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。
<中間転写ベルトの作製>
(中間転写ベルト(1))
ポリアミック酸溶液にカーボンブラック粒子を分散させ、塗布液1を調製した。前記塗布液を円筒型金型上に塗布し、塗布膜を形成し乾燥処理を行った。(基材1)
その後、ポリアミック酸溶液に別のカーボンブラック粒子を分散させ塗布液2を調製し、前記基材1上に塗布液2を塗布し、乾燥処理を行った。その後焼成工程を経たのち、切断した。
以上の操作により、ポリイミド中間転写ベルト(1)を得た。
<クリーニングブレードの作製>
(クリーニングブレード(1):実施例1)
ポリカプロラクトンポリオール((株)ダイセル製、プラクセル205)、およびポリカプロラクトンポリオール((株)ダイセル製、プラクセル240)をポリオール成分のハードセグメント材料として用いた。また、2つ以上のヒドロキシ基を含むアクリル樹脂(綜研化学(株)製、アクトフローUMB-2005B)をソフトセグメント材料として用い、上記ハードセグメント材料およびソフトセグメント材料を85:15(質量比)の割合で混合した。
次に、このハードセグメント材料とソフトセグメント材料との混合物100部に対して、イソシアネート化合物として4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(日本ポリウレタン工業(株)製、ミリオネートMT)を加えて、窒素雰囲気下で70℃3時間反応させた。続いて、上記イソシアネート化合物を更に加え、窒素雰囲気下で70℃3時間反応させて、プレポリマーを得た。
次に、このプレポリマーを100℃に昇温し、減圧下で1時間脱泡した。その後、プレポリマーに対して、1,4-ブタンジオールとトリメチロールプロパンとの混合物を加え、3分間気泡が入らないように混合し、クリーニングブレード形成用組成物を調製した。次いで、遠心成形機に上記クリーニングブレード形成用組成物を流し込み、硬化反応させた。
次いで、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(日本ポリウレタン工業(株)製、ミリオネートMT)浴にクリーニングブレードを80℃で10分浸漬させたのち、浴から引き上げ、熟成加熱し、その後室温(22℃)にて乾燥し、長さ15mm、厚さ2mmに切断した。
以上の操作により、クリーニングブレード(1)を得た。
(クリーニングブレード(2):実施例2)
ハードセグメント材料およびソフトセグメント材料を90:10(質量比)の割合で混合したこと以外は、クリーニングブレード(1)と同様にして、クリーニングブレード(2)を得た。
(クリーニングブレード(3):実施例3)
ハードセグメント材料およびソフトセグメント材料を80:20(質量比)の割合で混合したこと以外は、クリーニングブレード(1)と同様にして、クリーニングブレード(3)を得た。
(クリーニングブレード(4):実施例4)
4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(日本ポリウレタン工業(株)製、ミリオネートMT)浴にクリーニングブレードを80℃で20分浸漬したこと以外は、クリーニングブレード(3)と同様にして、クリーニングブレード(4)を得た。
(クリーニングブレード(5):実施例5)
4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(日本ポリウレタン工業(株)製、ミリオネートMT)浴にクリーニングブレードを80℃で5分浸漬したこと以外は、クリーニングブレード(2)と同様にして、クリーニングブレード(5)を得た。
(クリーニングブレード(6):実施例6)
ハードセグメント材料とソフトセグメント材料との混合物100部に対して、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートを加えて、窒素雰囲気下で70℃2時間反応させ、続いて上記イソシアネート化合物を更に加え、窒素雰囲気下で70℃2時間反応させることに変更したこと以外は、クリーニングブレード(1)と同様にして、クリーニングブレード(6)を得た。
(クリーニングブレード(7):実施例7)
ハードセグメント材料とソフトセグメント材料との混合物100部に対して、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートを加えて、窒素雰囲気下で70℃4時間反応させ、続いて上記イソシアネート化合物を更に加え、窒素雰囲気下で70℃4時間反応させることに変更したこと以外は、クリーニングブレード(1)と同様にして、クリーニングブレード(7)を得た。
(クリーニングブレード(A1):比較例1)
ハードセグメント材料およびソフトセグメント材料を97:3(質量比)の割合で混合したこと以外は、クリーニングブレード(1)と同様にして、クリーニングブレード(A1)を得た。
(クリーニングブレード(A2):比較例2)
ハードセグメント材料およびソフトセグメント材料を65:35(質量比)の割合で混合したこと、および遠心成形機にクリーニングブレード形成用組成物を流し込み、硬化反応させた後、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート浴にクリーニングブレードを浸漬させずに、そのまま長さ15mm、厚さ2mmに切断したこと以外は、クリーニングブレード(1)と同様にして、クリーニングブレード(A2)を得た。
(クリーニングブレード(A3):比較例3)
ハードセグメント材料およびソフトセグメント材料を96:4(質量比)の割合で混合したこと以外は、クリーニングブレード(1)と同様にして、クリーニングブレード(A3)を得た。
<実施例1~7、比較例1~3>
表1に示す組み合わせで、画像形成装置「富士フイルムビジネスイノベーション(株)ApeosPort-VI C7771」に、中間転写ベルト及び中間転写ベルト用のクリーニングブレードを装着した。なお、中間転写ベルト用のクリーニングブレードの装着条件は、押し付け力NF(Normal Force)を2.5gf/mm、角度W/A(Working Angle)を10°に設定した。
そして、この画像形成装置を用いて、次の評価を実施した。
<クリーニング維持性評価>
A4用紙を用い、22℃、湿度55%RHの環境にて、テスト画像の印字を50万枚行った。画像部でのクリーニング性、つまり残留トナーの除去性の指標として、50万枚目の画像について、筋状(色スジ)の画質欠陥の発生状態を下記の基準で目視により評価した。
評価基準
A:50万枚目の画像に色スジが確認されない
B:50万枚目の画像に色スジがごくわずか確認される
C:50万枚目の画像に色スジが多少確認されるが許容範囲
D:50万枚目の画像に色スジが確認され、許容範囲外
上記結果から、本実施例は、比較例に比べ、クリーニング維持性に優れることがわかる。
本実施形態は、以下の態様を含む。
(((1)))
外周面にトナー像が転写される中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトの外周面に接触してクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング装置と、
を備え、
前記クリーニングブレードは、粘弾性の温度依存性測定による、周波数1Hzにおける損失正接のピーク値(tanδ)が0.25以上0.40以下、周波数1Hzにおける22℃での損失正接(tanδ22)が0.20以上0.35以下であり、
前記中間転写ベルトと前記クリーニングブレードとの動摩擦係数Dが0.30以上0.80以下である、中間転写ベルトクリーニングシステム。
(((2)))
前記損失正接のピーク値(tanδ)が0.26以上0.38以下である(((1)))に記載の中間転写ベルトクリーニングシステム。
(((3)))
前記22℃での損失正接(tanδ22)が0.21以上0.34以下である(((1)))又は(((2)))に記載の中間転写ベルトクリーニングシステム。
(((4)))
前記動摩擦係数Dが0.35以上0.75以下である(((1)))~(((3)))のいずれか1項に記載の中間転写ベルトクリーニングシステム。
(((5)))
前記損失正接のピーク値(tanδ)と前記22℃での損失正接(tanδ22)との差(tanδ-tanδ22)が0以上0.17以下である(((1)))~(((4)))のいずれか1項に記載の中間転写ベルトクリーニングシステム。
(((6)))
前記差(tanδ-tanδ22)が0以上0.15以下である(((5)))に記載の中間転写ベルトクリーニングシステム。
(((7)))
前記クリーニングブレードにおける前記中間転写ベルトと接触する接触部が、マルテンス硬度が1.0N/mm以上3.5N/mm以下のポリウレタンゴム部材で構成される(((1)))~(((6)))のいずれか1項に記載の中間転写ベルトクリーニングシステム。
(((8)))
前記マルテンス硬度が1.5N/mm以上3.0N/mm以下である(((7)))に記載の中間転写ベルトクリーニングシステム。
(((9)))
(((1)))~(((8)))のいずれか1項に記載の中間転写ベルトクリーニングシステムと、
像保持体の表面に形成されたトナー像を前記中間転写ベルト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、
前記中間転写ベルトの外周面に一次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。
(((10)))
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、(((9)))に記載の転写装置と、
を備える画像形成装置。
(((1)))、(((2)))、(((3)))又は(((4)))に係る発明によれば、粘弾性の温度依存性測定による周波数1Hzにおける損失正接のピーク値(tanδ)が0.25未満又は0.40超であるクリーニングブレードを備える中間転写ベルトクリーニングシステム、粘弾性の温度依存性測定による周波数1Hzにおける22℃での損失正接(tanδ22)が0.20未満又は0.35超であるクリーニングブレードを備える中間転写ベルトクリーニングシステム、或いは中間転写ベルトとクリーニングブレードとの動摩擦係数Dが0.30未満又は0.80超である中間転写ベルトクリーニングシステムに比べて、クリーニングブレードのクリーニング維持性に優れる中間転写ベルトクリーニングシステムが提供される。
(((5)))又は(((6)))に係る発明によれば、損失正接のピーク値(tanδ)と22℃での損失正接(tanδ22)との差(tanδ-tanδ22)が0.17超であるクリーニングブレードを備える中間転写ベルトクリーニングシステムに比べて、クリーニングブレードのクリーニング維持性に優れる中間転写ベルトクリーニングシステムが提供される。
(((7)))又は(((8)))に係る発明によれば、クリーニングブレードにおける中間転写ベルトと接触する接触部が、マルテンス硬度が1.0N/mm未満又は3.5N/mm超のポリウレタンゴム部材で構成されるクリーニングブレードを備える中間転写ベルトクリーニングシステムに比べて、クリーニングブレードのクリーニング維持性に優れる中間転写ベルトクリーニングシステムが提供される。
(((9)))又は(((10)))に係る発明によれば、粘弾性の温度依存性測定による周波数1Hzにおける損失正接のピーク値(tanδ)が0.25未満又は0.40超であるクリーニングブレードを備える中間転写ベルトクリーニングシステム、粘弾性の温度依存性測定による周波数1Hzにおける22℃での損失正接(tanδ22)が0.20未満又は0.35超であるクリーニングブレードを備える中間転写ベルトクリーニングシステム、或いは中間転写ベルトとクリーニングブレードとの動摩擦係数Dが0.30未満又は0.80超である中間転写ベルトクリーニングシステムを備える場合に比べて、筋状の画像欠陥の発生が抑制された転写装置又は画像形成装置が提供される。
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ブレード
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 (10)

  1. 外周面にトナー像が転写される中間転写ベルトと、
    前記中間転写ベルトの外周面に接触してクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング装置と、
    を備え、
    前記クリーニングブレードは、粘弾性の温度依存性測定による、周波数1Hzにおける損失正接のピーク値(tanδ)が0.25以上0.40以下、周波数1Hzにおける22℃での損失正接(tanδ22)が0.20以上0.35以下であり、
    前記中間転写ベルトと前記クリーニングブレードとの動摩擦係数Dが0.30以上0.80以下である、中間転写ベルトクリーニングシステム。
  2. 前記損失正接のピーク値(tanδ)が0.26以上0.38以下である請求項1に記載の中間転写ベルトクリーニングシステム。
  3. 前記22℃での損失正接(tanδ22)が0.21以上0.34以下である請求項1に記載の中間転写ベルトクリーニングシステム。
  4. 前記動摩擦係数Dが0.35以上0.75以下である請求項1に記載の中間転写ベルトクリーニングシステム。
  5. 前記損失正接のピーク値(tanδ)と前記22℃での損失正接(tanδ22)との差(tanδ-tanδ22)が0以上0.17以下である請求項1に記載の中間転写ベルトクリーニングシステム。
  6. 前記差(tanδ-tanδ22)が0以上0.15以下である請求項5に記載の中間転写ベルトクリーニングシステム。
  7. 前記クリーニングブレードにおける前記中間転写ベルトと接触する接触部が、マルテンス硬度が1.0N/mm以上3.5N/mm以下のポリウレタンゴム部材で構成される請求項1に記載の中間転写ベルトクリーニングシステム。
  8. 前記マルテンス硬度が1.5N/mm以上3.0N/mm以下である請求項7に記載の中間転写ベルトクリーニングシステム。
  9. 請求項1に記載の中間転写ベルトクリーニングシステムと、
    像保持体の表面に形成されたトナー像を前記中間転写ベルト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、
    前記中間転写ベルトの外周面に一次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。
  10. 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9に記載の転写装置と、
    を備える画像形成装置。
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