JP3578368B2

JP3578368B2 - 中間転写方式を用いた画像形成装置及び中間転写体

Info

Publication number: JP3578368B2
Application number: JP28442295A
Authority: JP
Inventors: 淳青戸; 泰男平野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-10-06
Filing date: 1995-10-06
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2015-10-06
Also published as: JPH09106196A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に中間転写ベルト等の中間転写体を介在させて一次、二次転写工程を伴なう中間転写方式を用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フルカラー画像形成装置の転写方式は、（ａ）転写ドラム方式（転写ドラム上に固定された転写材に順次転写する。）、及び、（ｂ）中間転写体ダブル転写方式（中間転写体例えば転写ベルト上に順次転写されたトナー像を一括して転写材に転写する。）、に大別されるが、ペーパーフリー性や全面コピーが可能等の点で（ｂ）の方式が有利である。転写ドラム、及びベルト状中間転写体を用いた（ｂ）の方式に関しては、異常画像、いわゆる”虫喰い版画”（以下、虫喰い）という厄介な問題がある。虫喰いとは、本来転写されるべきトナーがピンポイントで転写されずに残ってしまい、トナーが一部抜けた状態として画像上に見られるものである。
【０００３】
一般に、中間転写体材料としてはフッ素系樹脂などトナーとの離型性に優れたものが用いられるが、必ずしも虫喰いはなくならない。虫喰いを改善する代表的な従来技術としては、▲１▼特開昭５８−１８７９６８号公報に記載されるように、有機フッ素系化合物を中間転写体表面に供給するもの、▲２▼特開平２−１９８４７６号公報に記載されるように、中間転写体材料に濡れ性制御剤を添加するもの、▲３▼特開平２−２１３８８１号公報に記載されるように、中間転写体表面にステアリン酸亜鉛等の潤滑性を有する保護膜を形成するもの、▲４▼特開平３−２４２６６７号公報に記載されるように、中間転写材料としてシリコーンゴムを用い、その表面粗さを制御するもの、▲５▼特開平４−３０５６６６号公報に記載されるように、中間転写体の当接部材に周速差を設け、中間転写体表面を研磨するもの、▲６▼特開平５−３０７３４４号公報に記載されるように、中間転写体表面にトナーフィルミングが発生した時点で表面を研磨するもの、▲７▼特開平５−３１３５２６号公報に記載されるように、中間転写体表面粗さを検知後研磨するもの、▲８▼特開平５−３２３８０２号公報に記載されるように、一定コピー枚数毎に中間転写体を研磨する、等を挙げることができる。
【０００４】
しかしながら、これら従来技術では、長期にわたって常に安定した画質のものを維持することが困難である。また、ステアリン酸亜鉛等を塗布したり、表面を研磨する場合、その塗布装置や研磨装置、さらにはそのタイミング制御装置などの装置が必要であり、装置が複雑化、コスト高となる。そこで、この中間転写体材料に表面離型性の良いフッ素系樹脂を用いる提案がなされている。（特開平７−９２８２５号公報）
【０００５】
しかしながら、上記フッ素系樹脂は離型性に優れるものの負帯電極性が強いためトナーの帯電量に大きな影響を与える。具体的には、トナーが負帯電性の場合、中間転写体上にトナー像が形成され、紙上に転写される工程中においてトナーの帯電極性が負から正へ逆極性化される。この逆極性トナーは紙へ転写できず、これが原因となり虫喰いとなってしまうという問題が発生している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述の従来技術を改善することにあり、詳しくは、転写ドラム、及び転写ベルトのような中間転写方式を用いる画像形成装置において、中間転写体のクリーニング性、かつ中間転写体から転写材への転写効率に優れ、特に虫喰いを発生しない装置を提供することにある。
さらに本発明の目的は、製作の際に成形性が良好で、トナーに対する摩擦帯電性が適正であり、２次転写の際、トナーとの離型性に優れ、転写時に適用する転写バイアスに対して良好な適合性を有し、異常帯電トナーによる虫喰いが発生しない中間転写体を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
我々は、この点について鋭意検討を進めた結果、中間転写体の少なくとも表面をつぎのような構成とすることにより従来技術における問題点を改善し前記本発明の目的を達成できることを見いだした。
すなわち、本発明の前記目的は、（１）「トナーにより像担持体上に順次形成される複数の可視の色現像画像を無端状に走行する中間転写体上に順次に重ね合わせて一次転写し、該中間転写体上の一次転写画像を転写材に一括して二次転写する中間転写方式を用いる画像形成装置において、該中間転写体の少なくとも可視の色現像画像が形成される表面が、フッ素系樹脂（Ｆ）と、それに相溶可能な樹脂（Ａ）との混合物組成物Ｂからなり、該フッ素系樹脂（Ｆ）とそれに可溶な樹脂（Ａ）との混合比（Ｆ / Ａ）が７ / ３〜５ / ５であり、表面摩擦係数が０．４以下である中間転写体を用いる画像形成装置」、（２）「中間転写体の少なくとも可視の色現像画像が形成される表面が、フッ素系樹脂（Ｆ）と、それに相溶可能な樹脂（Ａ）との混合物組成物（Ｂ）からなり、該フッ素系樹脂（Ｆ）とそれに可溶な樹脂（Ａ）との混合比（Ｆ / Ａ）が７ / ３〜５ / ５であり、表面摩擦係数が０．４以下である中間転写体」、（３）「該フッ素系樹脂（Ｆ）が、ポリビニリデンフロライド及び／又はビニリデンフロライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンのうちの少なくとも２つ以上の組成からなるフッ素系共重合体もしくは３元共重合体である前記（２）に記載の中間転写体」、（４）「該中間転写体の体積抵抗が、１０^８〜１０^１３Ω・ｃｍである前記（２）に記載の中間転写体」、（５）「該中間転写体が２層以上の積層構造であり、その表面抵抗が１０^９〜１０^１４Ω／□である前記（２）に記載の中間転写体」、（６）「樹脂（Ａ）がアクリル系樹脂、ポリエーテル系樹脂である前記（２）に記載の中間転写体」、（７）「樹脂Ａの体積固有抵抗が、１０ ^８〜１０ ^１２ Ω・ｃｍである前記（２）に記載の中間転写体」により達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ中間転写方式を用いた本発明の画像形成装置の１例を具体的に説明する。図１は、中間転写方式を用いた本発明の１例としてのフルカラー電子写真装置の概略を示している。図１において、感光体（１３）上に形成された潜像は、先ず第１色目の現像部（４）にて顕像化され、次に中間転写体（６）との当接部にて中間転写体へ転写される。ここでの転写は「一次転写」である。フルカラーの場合、この工程を３色あるいは４色繰り返し中間転写体にフルカラー画像を形成する。中間転写体に形成された像は、次に領域（１１）において転写材（紙）上に一括転写される。ここでの転写を「二次転写」と言う。転写材は、その後定着工程（図示せず）を経てフルカラー画像として出力される。
【０００９】
上記プロセスにおける二次転写工程においては、形成された像は中間転写体から転写材へ転写される訳であるが、十分な画像濃度を得るためにもここでの転写効率は一般的に９０％以上が必要である。また、たとえ９０％以上転写したとしてもトナーがピンポイントで転写されずに中間転写体上に残る場合がある。これが虫喰い版画と呼ばれる異常画像図となる。
【００１０】
これを防止するために、前述の▲３▼の特開平２−２１３８８１号公報にて示されるように従来技術のうちの或るものは中間転写体表面にステアリン酸亜鉛等を塗布する機構（スウィーパーブラシ８）を設けている。しかし、前述のとおり、この方法は十分な解決策ではない。我々は、この点について鋭意検討を進めた結果、中間転写体の少なくとも表面をつぎのような構成とすることにより従来技術における問題点を改善し前記目的を達成できることを見いだし、本発明に到達したものである。
【００１１】
上記発明の実施の形態としての１例においてはベルト状中間転写体を具備する画像形成装置について説明したが、むろん本発明はこれに限らず、転写ドラムにも適用することができる。本発明において使用される該フッ素系樹脂としては、ポリビニリデンフロライド（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフロライド共重合体（ＴＨＶ）等が挙げられる。
【００１２】
これらのうち、成形性等の点からＰＶｄＦ、ＴＨＶは特に好ましい。また、中間転写体を用いた本発明の画像形成プロセスが満足裡に遂行されるためには、摩擦係数が０．４以下であることが好ましい。摩擦係数が０．４を超えると離型性が低下し虫喰いが発生しやすくなる。また、クリーニングブレードとの摩擦負荷が大きくなりクリーニング不良を発生してしまう。摩擦係数をこの範囲とするために、本発明においてはそのような特性を有する材料を用いる、あるいは添加剤等で調整する等の手段が用いられる。
【００１３】
添加剤としては例えば、シリコンオイルやフッ素系界面活性剤などに代表されるようなシリコン系・フッ素系の低分子量添加剤やシリコン系・フッ素系の樹脂粒子や、雲母・グラファイト・二硫化モリブデンなどのような無機系固体潤滑剤、モンタンワックス・カルナウバワックス・硬化ひまし油等の天然ワックス、脂肪酸・脂肪酸エステル・脂肪酸トリグリセライド・脂肪アルコール・脂肪酸モノアミド・脂肪酸ビスアミドなどの合成ワックス、ポリエチレンワックス・ポリプロピレンワックスなどのポリオレフィン系ワックスなどの一般的なワックス類等が挙げられる。
【００１４】
さらに、本発明における中間転写体は、１０^８〜１０^１３Ωｃｍの体積抵抗値を有していることが好ましい。抵抗値がこれ以下では、感光体等の中間転写体との接触部材間で転写バイアスの放電が起こり画像に乱れを発生してしまう。また、これ以上であると転写バイアスを異常に高電圧としないと転写できない。また、中間転写体内に電荷が残留、蓄積されるため、残像画像が発生してまう。而して、中間転写体をなす樹脂材料を無機または有機の導電性材料により所望の抵抗値に調節することが必要である。
【００１５】
この無機導電性材料としては、従来公知のものが使用可能であり、例えばカーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、金属粉末、金属酸化物粉末、導電性ウイスカー等が挙げられる。また、有機導電性材料としては、ポリエチレンオキサイド、ポリピロール、第４級アンモニウム塩等に代表されるものを用いることができる。これらは前記の抵抗値になるようにその添加量を調整する。また、これらは一種類だけでなく二種類以上を併用しても良い。
【００１６】
さらに、該中間転写体の構造は単層のみでなく必要に応じて多層構成をとっても良い。この場合、その最表面層の表面抵抗値は、１０^９〜１０^１４Ω／□であることが好ましい。表面抵抗値がこれ以下であると体積抵抗値の場合と同様、画像の乱れが発生し、これ以上でも同様に残像が発生し好ましくない。
【００１７】
本発明における中間転写体の少なくとも表面はポリビニリデンフロライド及び／又はフッ素系共重合体により構成される。該フッ素系共重合体とは、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンの少なくとも２種以上からなるがその組成比は、成形条件等により適切なものとする。本発明においてフッ素系共重合体に樹脂Ａを混合するのは次のような事由による。すなわち、フッ素系共重合体のみでは負極性が強いため、例えば負帯電トナーを用いた場合、トナーが逆極性に帯電してしまい虫喰いが発生してしまう。このため樹脂Ａを混合することにより混合組成物Ｂの摩擦帯電性を調整する。
【００１８】
この混合組成物Ｂは、使用するトナーの摩擦帯電量の絶対値が０〜４０μｃ／ｇとなるように材料・混合量を選択・調整する。中間転写体とトナーとの上記帯電量はつぎの要領で測定した値である。
【００１９】
図２には本特性値の測定装置が示されている。同図２において、表面を中間転写体材料（２１）で覆った、線速、回転方向の異なる２本の金属性ローラ（２２）、（２３）を隣接させ、その当接領域に所定量のトナーを加え該ローラ（２２）、（２３）を回転させることによりトナーを吸引冶具を用いて吸引し、エレクトロメータによりトナーの帯電量を測定する。また、このときの吸引トナーの重量を測定し、単位重量あたりの帯電量を算出する。
装置の諸仕様は以下のとおりである。

【００２０】
混合する上記樹脂Ａとしては、上記摩擦帯電性を考慮し、例えばアクリル系樹脂、ポリエーテル系樹脂が好ましい。アクリル系樹脂としては、アクリル酸エステル重合体、メタアクリル酸エステル重合体及びその共重合体樹脂で、ポリメタクリル酸メチル、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、アリルメタクリレート、グリシジルメタクリレートなどやこれらの共重合体やこれらを用いた変性樹脂、アクリルゴムなどが挙げられる。また、ポリエーテル系樹脂としては、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリエーテルアミド、ポリエーテルエステルアミド、塩素化ポリエーテル、ポリアセタール、エピクロルヒドリンゴム、ポリエーテルウレタンゴム等が挙げられる。
【００２１】
そして、この樹脂Ａとフッ素系樹脂Ｆとの混合比は、Ｆ／Ａ＝８／２〜５／５であることが好ましい。混合比がこの範囲をはずれた場合、まずＡが少ない場合には摩擦帯電性が改良されず異常帯電トナーによる虫喰いが発生する。次に、Ａが多すぎる場合は摩擦係数が過大となったり、離型性が悪化し虫喰いが発生するため好ましくない。
【００２２】
さらに、この樹脂Ａには体積固有抵抗が１０^８〜１０^１２Ω・ｃｍである材料を用いるのがより好ましい。このような材料を用いると抵抗を調整するための他材料の添加が必要なくなるかあるいは少量の添加量で良好な結果が得られる。
以下、実施例により本発明をさらに具体的かつ詳細に説明する。
【００２３】
【実施例】
（実施例１）
ビニリデンフロライド−テトラフル
オロエチレン−ヘキサフルオロプ
ロピレン共重合樹脂
（ＴＨＶ５００；住友スリーエム）１００重量部
導電性ウイスカー（デントールＷＫ２００Ｂ；大塚化学）６５重量部
アクリル樹脂（ＰＭＭＡ；和光純薬）４３重量部
上記混合物を押し出し成形にて、シームレスベルト状の中間転写体を得た。
（実施例２）
実施例１のビニリデンフロライド−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合樹脂の代わりに、ポリビニリデンフロライド（ＫＦ８５０；クレハ）とした他は実施例１と同じ様にし、シームレスベルト状の中間転写体を得た。
（実施例３）
実施例１のビニリデンフロライド−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合樹脂の代わりに、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ネオフロンＦＥＰ；ダイキン工業）とした他は実施例１と同じ様にし、シームレスベルト状の中間転写体を得た。
（参考例１）
実施例１のアクリル樹脂の代わりにアクリルゴム（ＰＡ４０１；ＮＯＫ）３０重量部ととした他は実施例１と同じ様にし、シームレスベルト状の中間転写体を得た。
（実施例４〜７）
実施例１における導電性ウイスカーの添加量を、５０、６０、７０、８０重量部とする他は同じとした。
（参考例２）
ビニリデンフロライド−テトラフル
オロエチレン−ヘキサフルオロプ
ロピレン共重合樹脂
（ＴＨＶ５００；住友スリーエム）１００重量部
導電性ウイスカー（デントールＷＫ２００Ｂ；大塚化学）６５重量部
上記混合物を押し出し成形にて、シームレスベルト状の中間転写体の基体を得た。上記基体に下記の表面層形成材料をスプレー塗布し、１５０℃／１０分乾燥し中間転写体とした。
｛表面層形成成分｝
ビニリデンフロライド−テトラフルオ
ロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合樹脂／アクリル樹脂混合塗料
（ノバフッソＰＦ２５０；大日本色材工業）１００重量部（固形分）
導電性ウイスカー（デントールＷＫ２００Ｂ）２５重量部
（実施例８）
参考例２における表面層形成成分に、以下の潤剤を追加した他は参考例２と同様にしてシームレスベルト状の中間転写体を得た。
Ｌ−ウラロイル−Ｎ−リジン（フェイメックスＬ−１２；味の素）５重量部
（実施例９〜１１）
実施例８における表面層形成成分の導電性ウイスカーを、１０、２０、３０重量部とした他は実施例８と同様にしてシームレスベルト状の中間転写体を得た。
（参考例４〜７）
実施例１のフッ素樹脂Ｆとアクリル樹脂Ａの比が、Ｆ／Ａ＝９／１、８／２、５／５、４／６とした他は実施例１と同様な工程により、シームレスベルト状の中間転写体を得た。
（参考例３）
ビニリデンフロライド−テトラフルオロエチ
レン−ヘキサフルオロプロピレン共重合樹脂
（ＴＨＶ５００；住友スリーエム）１００重量部
導電性ウイスカー（デントールＷＫ２００Ｂ；大塚化学）３０重量部
ポリエーテルエステルアミド（ペバックス６３３３；東レ）３０重量部
上記混合物を押し出し成形にて、シームレスベルト状の中間転写体を得た。
（参考例８）
参考例２の表面層形成成分に下記のものを追加した他は参考例２と同様な工程でシームレスベルト状の中間転写体を得た。
アミノシラン（ＫＢＭ６０３；信越化学工業）８重量部
（参考例９）
参考例８のアミノシラン量を１２重量部とした他は参考例８と同様にしてシームレスベルト状の中間転写体を得た。
（比較例１）
実施例１でアクリル樹脂を用いなかった他は実施例１と同様にしてシームレスベルト状の比較例の中間転写体を得た。
（比較例２）
実施例２でアクリル樹脂を用いなかった他は実施例２と同様にしてシームレスベルト状の比較例の中間転写体を得た。
【００２４】
以上各実施例、参考例、比較例の中間転写体の体積抵抗、表面抵抗をハイレスター（三菱化学製）にて測定した。また、摩擦係数を摩擦係数測定器（ＦｒｉｃｔｉｏｎＡｂｒａｓｉｏｎＡｎａｌｙｚｅｒＤＦ．ＰＭ−ＳＳ；協和界面化学）にて測定した。また、トナーとの摩擦帯電は図２に示される装置を用い前述した条件にて測定した。
【００２５】
さらに、上記中間転写体をリコー製フルカラー複写機（プリテール５５０）に装着し、画像を観察し虫喰い画像評価（５段階評価、許容レベルランク３以上）を行った。また、その他の異常画像のチェックも行った。なお、ここではスウィーパーブラシ８は設置しなかった。虫喰いランク評価は、以下に基づいて行った。
ランク５；虫喰い発生せず。
ランク４；肉眼では見えにくい程度の小さい虫喰いがわずかにある。
ランク３；肉眼では見えにくい程度の小さい虫喰いが多く見られる。
ランク２；肉眼ではっきりわかる大きさの虫喰いが見られる。
ランク１；肉眼ではっきりわかる大きさの虫喰いが多数見られる。
なお、キャリアにはシリコン樹脂コートキャリアを用い、トナーは以下の負帯電性シアントナーを用いた。
エポキシ樹脂１００重量部
銅フタロシアニン１．５重量部
サリチル酸亜鉛塩誘導体１．５重量部
上記混合物を溶融混練したものを粉砕・分級し約７μｍの粒径とし、この微粒粉体１００重量部に対して、疎水性シリカ０．７重量部をミキサー混合し、トナーとした。
結果を、以下の表１、２に示す。
【００２６】
【表１】

【００２７】
【表２】

【００２８】
【発明の効果】
以上、上記実施の形態、実施例及び上記表１、表２を含む具体的かつ詳細な説明から明らかなように、本発明によれば、製作の際に成形性が良好で、トナーに対する摩擦帯電性が適正であり、２次転写の際、トナーとの離型性に優れ、転写時に適用する転写バイアスに対して良好な適合性を有し、異常帯電トナーによる虫喰いが発生しない中間転写体を提供することが提供され、また、該中間転写体を具備した本発明の画像形成装置はクリーニング性、転写材への転写効率に優れたものであり、かつ、この装置により虫喰いのない良好な画像、例えばフルカラー画像を得ることができる、という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の中間転写方式を用いた画像形成装置の１例を説明する図である。
【図２】本発明の中間転写体によるトナー帯電特性値を測定する装置を説明する図である。
【符号の説明】
４現像部
６中間転写ベルト
１１領域
１３感光体
２１中間転写体材料
２２ＳＵＳローラ
２３ＳＵＳローラ

Claims

トナーにより像担持体上に順次形成される複数の可視の色現像画像を無端状に走行する中間転写体上に順次に重ね合わせて一次転写し、該中間転写体上の一次転写画像を転写材に一括して二次転写する中間転写方式を用いる画像形成装置において、該中間転写体の少なくとも可視の色現像画像が形成される表面が、フッ素系樹脂（Ｆ）と、それに相溶可能な樹脂（Ａ）との混合物組成物Ｂからなり、該フッ素系樹脂（Ｆ）とそれに可溶な樹脂（Ａ）との混合比（Ｆ / Ａ）が７ / ３〜５ / ５であり、表面摩擦係数が０．４以下である中間転写体を用いる画像形成装置。
中間転写体の少なくとも可視の色現像画像が形成される表面が、フッ素系樹脂（Ｆ）と、それに相溶可能な樹脂（Ａ）との混合物組成物（Ｂ）からなり、該フッ素系樹脂（Ｆ）とそれに可溶な樹脂（Ａ）との混合比（Ｆ / Ａ）が７ / ３〜５ / ５であり、表面摩擦係数が０．４以下である中間転写体。
該フッ素系樹脂（Ｆ）が、ポリビニリデンフロライド及び／又はビニリデンフロライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンのうちの少なくとも２つ以上の組成からなるフッ素系共重合体もしくは３元共重合体である請求項２に記載の中間転写体。
該中間転写体の体積抵抗が、１０^８〜１０^１３Ω・ｃｍである請求項２に記載の中間転写体。
該中間転写体が２層以上の積層構造であり、その表面抵抗が１０^９〜１０^１４Ω／□である請求項２に記載の中間転写体。
樹脂（Ａ）がアクリル系樹脂、ポリエーテル系樹脂である請求項２に記載の中間転写体。
樹脂Ａの体積固有抵抗が、１０ ^８〜１０ ^１２ Ω・ｃｍである請求項２に記載の中間転写体。