JP3627789B2 - 中間転写部材及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター等の電子写真装置や静電記録装置等における静電記録プロセスにおいて、表面に静電潜像を保持した潜像保持体等の画像形成体表面に現像剤を供給して形成されたトナー像を、紙等の記録媒体へと転写する前に一旦転写保持し、これを上記記録媒体へと転写する中間転写部材、及びこの中間転写部材を用いて中間転写方式により画像形成を行う画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複写機、プリンター等の電子写真画像形成装置では、まず、感光体（画像形成体）の表面を帯電ローラ等の帯電手段により一様に帯電させ、この感光体に光学系から映像を投射して光の当たった部分の帯電を消去することによって静電潜像を形成し、次いで、この静電潜像に現像ローラ等の現像手段によりトナーを供給してトナーの静電的付着によりトナー像を形成し、これを転写ローラ等の転写手段により紙等の記録媒体へと転写し、更に転写した画像を定着ローラ等の定着手段により記録媒体に加熱定着させて、プリント画像を得る方法が採られている。
【０００３】
この場合、カラープリンターやカラー複写機においても、基本的には上記プロセスに従ってプリントが行われるが、カラー画像の場合には、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの４色のトナーを用いて色調を得るもので、これらのトナーを所定割合で重ね合わせて必要な色調を得るための工程が必要であり、この工程を行うためにいくつかの方式が提案されている。
【０００４】
まず、第１には、モノクロ印刷を行う場合と同様に、感光体上にトナーを供給して静電潜像を可視化する際に、上記マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの４色のトナーを順次重ねていくことにより現像を行い、感光体上にカラーのトナー像を形成する多重現像方式がある。この方式によれば比較的コンパクトに装置を構成することが可能であるが、この方式では階調の制御が非常に難しく、高画質が得られないという問題点がある。
【０００５】
第２に、４つの感光体を設け、各感光体の潜像をそれぞれマゼンタ、イエロー、シアン、ブラックのトナーで現像することにより、マゼンタによるトナー像、イエローによるトナー像、シアンによるトナー像及びブラックによるトナー像の４つのトナー像を形成し、これらトナー像が形成された感光体を１列に並べて各トナー像を紙等の記録媒体に順次転写して記録媒体上で重ねることにより、カラー画像を再現するタンデム方式がある。この方式は、良好な画像が得られるものの、４つの感光体と、各感光体毎に設けられた帯電機構及び現像機構が１列に並べられた状態となり、装置が大型化すると共に高価なものとなってしまう。
【０００６】
第３に、紙等の記録媒体を転写ドラムに巻き付けてこれを４回転させ、周回毎に感光体上のマゼンタ、イエロー、シアン、ブラックを順次記録媒体に転写してカラー画像を再現する転写ドラム方式もある。この方式によれば比較的高画質が得られるが、記録媒体が葉書等の厚紙である場合には、これを上記転写ドラムに巻き付けることが困難であり、記録媒体の種類が制限されるという問題点がある。
【０００７】
上記多重現像方式、タンデム方式及び転写ドラム方式に対して、良好な画質が得られ、かつ装置が特に大型化するようなこともなく、しかも記録媒体の種類が特に制限されるようなこともない方式として、中間転写方式が提案されている。
【０００８】
即ち、この中間転写方式は、感光体上のトナー像を一旦転写保持するドラムやベルトからなる中間転写部材を設け、マゼンタによるトナー像、イエローによるトナー像、シアンによるトナー像及びブラックによるトナー像の４色のトナー像をこの中間転写部材上に順次転写することにより、この中間転写部材上にカラー画像を形成し、このカラー画像を紙等の記録媒体上に転写するものである。従って、４色のトナー像を重ね合わせて階調を調整するものであるから、高画質を得ることが可能であり、かつタンデム方式のように感光体を１列に並べる必要がないので装置が特に大型化することもなく、しかも記録媒体をドラムに巻き付ける必要もないので記録媒体の種類が制限されることもないものである。
【０００９】
ここで、このような中間転写方式によりカラー画像の形成を行う装置を例示すれば、ドラム状の中間転写部材を用いた装置として図１の画像形成装置を、ベルト状の中間転写部材を用いた装置として図２の画像形成装置を例示することができる。
【００１０】
即ち、図１及び図２中、１はドラム状の感光体であり、それぞれ図中矢印方向に回転するようになっている。この感光体１は、一次帯電器２によって帯電され、次いで画像露光３により露光部分の帯電が消去されて第１の色成分に対応した静電潜像がこの感光体１上に形成され、更に静電潜像が現像器４１により第１色のマゼンタトナーＭで現像され、第１色のマゼンタトナー画像が感光体１上に形成される。そして、このトナー画像が、感光体１と接触しながら回転する中間転写ドラム２０ａ（図１）又は中間転写ベルト２０ｂ（図２）（以下、これらを合わせて「中間転写部材２０ａ，２０ｂ」という）に転写される。この場合、感光体１から中間転写部材２０ａ，２０ｂへの転写は、感光体１と中間転写部材２０ａ，２０ｂとのニップ部において、中間転写部材２０ａ，２０ｂに電源６１から印加される一次転写バイアスにより行われる。この中間転写部材２０ａ，２０ｂに第１色のマゼンタトナー画像が転写された後、上記感光体１はその表面がクリーニング装置１４により清掃され、感光体の１回転目の現像転写操作が完了する。以降、感光体が３回転し、各周回毎に現像器４２〜４４を順次用いて第２色のシアントナー画像、第３色のイエロートナー画像、第４色のブラックトナー画像が順次感光体１上に形成され、これが周回毎に中間転写部材２０ａ，２０ｂに重畳転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が中間転写部材２０ａ，２０ｂ上に形成される。なお、図２の装置にあっては、感光体１の周回毎に現像器４１〜４４が順次入れ替わってマゼンタトナーＭ、シアントナーＣ、イエロートナーＹ、ブラックトナーＢによる現像が順次行われるようになっている。
【００１１】
次に、上記合成カラートナー画像が形成された中間転写部材２０ａ，２０ｂに転写ローラ２５が当接し、そのニップ部に給紙カセット９から紙等の記録媒体２４が給送される。これと同時に二次転写バイアスが電源２９から転写ローラ２５に印加され、合成カラートナー画像が中間転写部材２０ａ，２０ｂから記録媒体２４に転写され、更にこの記録媒体２４は定着器１５へ導入されて記録媒体２４上の合成カラートナー画像が加熱定着され、最終画像となる。そして、合成カラートナー画像を記録媒体２４へと転写した後の中間転写部材２０ａ，２０ｂは、表面の転写残留トナーがクリーニング装置３５により除去され、初期状態に戻り次の画像形成に備えるようになっている。
【００１２】
このような、中間転写方式の画像形成装置に用いられる上記中間転写部材２０ａ，２０ｂは、感光体１、トナー像、記録媒体２４などと直接接触するものであるため、軟らかく弾性のある材料で形成され、図１の中間転写部材２０ａのようにドラム状の場合には、図３に示したように、金属製ドラム基体（円筒状芯金）２００の上に導電性のゴム状弾性体２０１を積層したものが知られており、また図２の中間転写部材２０ｂのようにベルト状の場合には、図４に示したように、織布やスパイラル状に巻いた糸等（図示せず）で補強した導電性のゴム状弾性体２０１をベルト状に成形したものが知られている。更に、図３，４に示したように、これらのゴム状弾性体２０１の表面に感光体の汚染防止、トナー付着防止、摩擦係数の低減等の目的で樹脂からなる表皮層２０２を形成することも提案されている。
【００１３】
一方、図１，２に例示したような中間転写部材を使用する電子写真画像形成装置では、中間転写部材の抵抗値が転写効率、ひいては画像形成に大きく影響する。中間転写部材として望まれる抵抗領域は、１０１１〜１０１４Ω・ｃｍの所謂中抵抗領域であるため、中間転写部材を抵抗値のバラツキなく製造することが非常に難しく、特にゴムをこの中抵抗領域に調整することは困難である。そこで、ゴムの抵抗値を比較的制御し易い１０３〜１０６Ω・ｃｍに設定して上記ゴム状弾性体層２０１を形成し、上記表皮層２０２に比較的抵抗値の高い樹脂を用いて、部材全体の抵抗値を中間転写部材として望ましい上記中抵抗領域に調整することが提案されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記表皮層２０２で部材の抵抗値を上記中抵抗領域に調整した中間転写部材を画像形成装置に組み込んで画像形成を行なった場合、初期画像は良好に得られるが、該画像形成を繰り返すうちに画像転写性能が低下していき、長期間使用すると、転写不良による画像不良が生じるという欠点がある。
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、長期使用においても転写性能が低下することなく、良好な画像を長期にわたって安定的に得ることができる中間転写部材、及び該中間転写部材を具備した画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため、表面に導電性ゴム層の表面に表皮層を形成した中間転写部材を画像形成体と記録媒体との間に配設し、該画像形成体表面に形成されたトナー像を一旦上記中間転写部材表面に転写保持し、これを記録媒体へと転写する中間転写方式により画像形成を行う場合に、上記中間転写部材が長期使用によって性能低下を生じる原因について鋭意検討を行った結果、画像形成装置の運転中に発生するオゾンによって表皮層を形成する樹脂が劣化し、その結果中間転写部材の抵抗が低下することが原因であることを見出した。
【００１７】
そこで、本発明者は、この点を改善すべく更に検討を進めた結果、導電性ゴム層の表面に樹脂からなる表皮層を形成して中間転写部材を得る場合に、上記表皮層を、オゾン濃度１０ｐｐｍ，３５℃，１２０時間の条件でオゾン暴露した際の電気抵抗の変化が０．５桁以下である樹脂層とすることにより、画像形成装置に装着して長期間使用した場合でも良好な抵抗を安定的に維持することができ、長期に亘って良好な画像を安定的に得ることができることを見い出し、更に表皮層を、ポリエステル系或いはポリオレフィン系のポリオール、プレポリマー、又はポリマーを主体としてなるウレタン樹脂を主材とし、該ウレタン樹脂の硬化剤として変性ヘキサメチレンジイソシアネート又は変性イソホロンジイソシアネートを用いた樹脂層とすることにより、上記オゾン暴露時の電気抵抗を良好に達成することができ、かつその他の特性も良好であることを見い出し、本発明を完成したものである。
【００１８】
従って、本発明は、画像形成体と記録媒体との間に配設され、画像形成体表面に形成されたトナー像を一旦自己の表面に転写保持し、これを記録媒体へと転写する中間転写部材において、導電性ゴム層と、該導電性ゴム層の表面に形成された表皮層とを具備してなり、前記表皮層が、ポリエステル系或いはポリオレフィン系のポリオール、プレポリマー、又はポリマーを主体としてなるウレタン樹脂を主材とし、該ウレタン樹脂の硬化剤として変性ヘキサメチレンジイソシアネート又は変性イソホロンジイソシアネートを用いた樹脂層であり、かつ該樹脂層のオゾン濃度１０ｐｐｍ，３５℃，１２０時間の条件でオゾン暴露した際の電気抵抗の変化量が、０．５桁以下であることを特徴とする中間転写部材を提供する。
【００１９】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の中間転写部材は、例えば図３，４に示した部材と同様に、導電性ゴム層２０１の表面に表皮層２０２を形成したものであり、本発明では、前記表皮層２０２を、オゾン濃度１０ｐｐｍ，３５℃，１２０時間の条件でオゾン暴露した際の電気抵抗の変化が０．５桁以下である樹脂層としたものである。
【００２０】
上記導電性ゴム層２０１としては、特に制限はなく、適宜なゴム材料に導電剤等を添加して導電性を付与した弾性体が用いられる。ゴム材料として具体的には、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、シリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム（ＡＣＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）等が例示され、これらの１種又は２種以上の混合ゴムを用いることができ、特にエチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、及びこれらと他のゴムとのブレンド物が、オゾンに対して耐久性が良好なものとなるため好ましく用いられる。
【００２１】
この導電性ゴム層２０１に添加される導電剤としては、イオン導電剤と電子導電剤とがある。まず、イオン導電剤を例示すると、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム、ステアリルトリメチルアンモニウム、オクタデシルトリメチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸・ジメチルエチルアンモニウム塩の過塩素酸塩，塩素酸塩，塩酸塩，臭素酸塩，ヨウ素酸塩，ホウフッ化水素酸塩，硫酸塩，アルキル硫酸塩，カルボン酸塩，スルフォン酸塩等のアンモニウム塩；Ｌｉ，Ｎａ，Ｃａ，Ｍｇ等のアルカリ金属或いはアルカリ土類金属の過塩素酸塩，塩素酸塩，塩酸塩，臭素酸塩，ヨウ素酸塩，ホウフッ化水素酸塩，トリフルオロメチル硫酸塩，スルフォン酸塩などが挙げられる。
【００２２】
また、電子導電剤としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン；ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン；酸化処理を施したインク用カーボン、熱分解カーボン、グラファイト；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、等の導電性金属酸化物；ニッケル、銅等の金属などを例示することができる。
【００２３】
これら導電剤の添加量は、特に制限されるものではないが、上記イオン導電剤を用いる場合には、上記ゴム成分１００重量部に対して０．０１〜５重量部、好ましくは０．０５〜２重量部程度とすることができ、上記電子導電剤を用いる場合には、上記ゴム成分１００重量部に対して１〜５０重量部、好ましくは５〜４０重量部程度とすることができ、これにより導電性ゴム層２０１の抵抗値を１０３〜１０１０Ω・ｃｍ、特に１０４〜１０８Ω・ｃｍに調整することが好ましい。なお、この導電性ゴム層２０１には、上記導電剤以外にも必要に応じて公知の充填材，架橋剤など、その他のゴム用添加剤を適量添加することができる。
【００２４】
ここで、図３のように、ドラム状の中間転写部材とする場合には、上記導電性ゴム層２０１は、通常ドラム状の基体２００の外周面上に形成されるが、この場合基体２００としては、樹脂，アルミニウム，鉄合金，銅合金等の適宜な材料で形成することができる。また、図４のように、ベルト状の中間転写部材とする場合には、上記導電性ゴム層２０１でベルト本体を形成することができるが、この場合補強層を積層したり埋設したりすることにより、導電性ゴム層２０１を補強することができる。
【００２５】
上記補強層としては、樹脂補強層及び／又は繊維層を形成することかできる。上記樹脂補強層は、公知の熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー及び熱硬化性樹脂等を挙げることができ、具体的には、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリビニリデン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリスルホン樹脂等の樹脂を例示することができる。この場合、上記樹脂補強層は、上述した樹脂を複数積層して形成してもよく、また、後述する繊維層と併用することもできる。なお、この樹脂補強層は上記樹脂を用いて適宜な方法で成形しても、予めフィルム状に成形された上記樹脂を積層してもよい。
【００２６】
また、上記繊維層は、公知の織布や不織布を用いて形成することができ、具体的には、麻，毛，絹，綿等の天然繊維、ビスコース等の再生繊維、ポリエステル，ナイロン（ナイロン６，６６，４６等），ビニロン、塩化ビニリデン，ポリオレフィン（ポリエチレン，ポリプロピレン等），ポリクラーク等の合成繊維、アセテート等の半合成繊維、アラミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリアクリロニトリル繊維等の所謂高機能性繊維、ステンレススチール、その他のスチール等の金属繊維などの織布や不織布を例示することができる。この場合、織布の布構造としては、平織、斜文織、朱子織、及びこれらを組み合わせたものなど、適宜選択することができるが、特に堅牢性、経済性等の点から平織構造の織布が好ましく用いられる。
【００２７】
ここで、平織構造の織布を補強層として用いる場合、特に制限されるものではないが、ベルト状中間転写部材の走行時の蛇行等を防止する観点から、図５に示したように、織布の横糸ａ（ベルト２０ｂの略幅方向Ｗに沿った糸）と縦糸ｂ（ベルト２０ｂの周方向Ｌに沿った糸）との角度θが７５〜９０°の角度を保つように調整することが好ましい。この場合、上記角度θが７５°未満であると、ベルトにしわが生じたり、走行時にベルトが蛇行してしまうなどの不都合が発生する場合がある。
【００２８】
上記繊維層は、上記織布や不織布を複数積層した複数層構造の繊維層としてもよく、その際、繊維層の厚みはとくに制限されるものではないが、０．０１〜２ｍｍ、とくに０．０５〜０．５ｍｍ程度であることが好ましく、繊維層の厚みが０．０１ｍｍ未満であると、この繊維層による寸法安定性が低下してベルト状の部材に伸び等の変形が生じてしまう場合があり、一方、２ｍｍを超えるとベルト状の部材の柔軟性が損なわれる場合がある。また、この繊維層を形成する織布や不織布の繊維径は、特に制限されるものではないが、２０〜４２０デニール、特に３０〜２１０デニール、更には３０〜８０デニールであることが好ましい。更に、上記織布や不織布は、特に制限されるものではないが、比較的薄いものであることが好ましく、具体的には、厚み０．０１〜０．２ｍｍ、特に０．０５〜０．１５ｍｍであることが好ましい。この場合、上記織布や不織布の厚みが０．０１ｍｍ未満であると、この繊維層による寸法安定性が低下してベルト状の部材に伸び等の変形が生じてしまう場合があり、一方、０．２ｍｍを超えると部材の柔軟性が損なわれる場合がある。
【００２９】
この繊維層を形成する上記織布や不織布には、その表面部分又は全体に必要に応じてゴムや樹脂を含浸させることができ、これにより繊維層と上記導電性ゴム層又は後述する表皮層との接着性及び表面平滑性を向上させることができる。この場合、含浸剤としては、上記導電性ゴム層のゴム成分として例示したものと同種のゴム等によるゴムセメントやエポキシ樹脂、レゾルシンホルムアルデヒド（ＲＦＬ）、及びこれらの混合物が好適に用いられ、塗布又は浸漬により、これら含浸剤を上記織布や不織布に予め含浸させておくことができ、これによりゴム又は樹脂が含浸した織布又は不織布を容易に得ることができる。
【００３０】
この導電性ゴム層２０１の厚さは、特に制限されず、ゴム材料の種類や中間転写部材の形態等に応じて適宜設定されるが、通常ドラム状とする場合には、２〜１０ｍｍ程度、ベルト状とする場合には０．５〜３ｍｍ程度とすることが好ましい。なお、この導電性ゴム層２０１は、２層以上形成してもよく、例えば、ベルト状の中間転写部材とする場合に上記補強層を挟んで両側にそれぞれ導電性ゴム層を形成して、ベルト本体を形成してもよい。
【００３１】
次に、この導電性ゴム層２０１上に形成される上記表皮層２０２は、上述のように、オゾン濃度１０ｐｐｍ，３５℃，１２０時間の条件でオゾン暴露した際の電気抵抗の変化が０．５桁以下である樹脂層であり、この場合、上記電気抵抗の変化は特に制限されるものではないが０．３桁以下であることがより好ましい。上記電気抵抗の変化が０．５桁を超えると初期画像は良好に得られるものの長期使用に際しては画像不良となる場合が多く、本発明の効果が十分に得られなくなる。
【００３２】
なお、上記電気抵抗の変化とは、上記表皮層２０２に対して、オゾン濃度１０ｐｐｍ，３５℃，１２０時間の条件でオゾン曝露試験を行ない、試験前後での体積固有抵抗の変化を桁数で表したものであり、次式により算出したものである。
変化の桁数＝ｌｏｇ｛（試験後の体積固有抵抗）／（試験前の体積固有抵抗）｝
【００３３】
この表皮層２０２を形成する樹脂材料としては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂等があるが、本発明では、ウレタン樹脂が用いられる。ウレタン樹脂を用いることにより、導電性ゴム層２０１の伸びに対する追随性が良好となり、長期間使用してもクラック等の発生がしにくくなる。
【００３４】
この場合、上記ウレタン樹脂は、ポリエステル系又はポリオレフィン系（水添ポリオレフィン系を含む）のポリオール、プレポリマー或いはポリマーを主体とするものが用いられる。特に、塗料原料において一液溶媒乾固型ポリウレタンと称されるものが好ましく、この一液溶媒乾固型ポリウレタンを用いて生成したウレタン樹脂は力学特性に優れ、導電性ゴム層２０１の伸びに対する追随性が良好となり、長期使用してもクラック等の発生がしにくくなる。
【００３５】
上記ウレタン樹脂の硬化剤としては、脂肪族、脂環族又は水添芳香族ポリイソシアネート化合物の１種又は２種以上の混合物のものを用いることが、耐オゾン性の点からから好ましく、本発明では、変性ヘキサメチレンジイソイアネート又は変性イソホロンジイソシアネートが用いられる。これらの中では、ヘキサメチレンジシソシアネート又はイソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体、ビウレット変性体又はアダクト変性体が耐熱性の点からより好ましい。
【００３６】
上記表皮層２０２には、主材となる上記樹脂の他に、摩擦係数や粘着性の低減、表面エネルギーの低減、帯電挙動の調整、静電容量の調整、電気抵抗の調整等の目的で、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、或いはこれらの粉体、各種滑剤、カーボン、金属酸化物、金属粉、高誘電率粉体等を添加することもできる。
【００３７】
この表皮層２０２の形成方法は、特に制限されないが、バインダー樹脂及びその他の添加剤等を公知の溶媒に溶解或いは分散させて塗料溶液を調製し、ディップ法、ロールコーター法、ドクターブレード法、或いはスプレー法などにより上記導電性ゴム層２０１上に塗布して乾燥硬化させることにより形成することができる。この場合、上記溶媒としては、メタノール，エタノール，イソプロパノール等の低級アルコール、アセトン，メチルエチルケトン，シクロヘキサノン等のケトン類、トルエン、キシレンなど、及びこれらの混合溶媒などが好ましく用いられる。
【００３８】
なお、表皮層２０２の厚さは、特に制限されるものではないが、通常１〜６０μｍ、特に５〜５０μｍとすることが好ましい。
【００３９】
本発明の中間転写部材は、例えば図３，４に示したドラム状又はベルト状に限定されるものではなく、感光体等の画像形成体に安定的に接触又は近接させることができるものであれば、ベルト状やドラム状以外の形態としてもよい。また、本発明の中間転写部材が用いられる画像形成装置も、上記図１，２の装置に限定されるものではなく、本発明中間転写部材を画像形成体と記録媒体との間に配設し、画像形成体表面に形成されたトナー像を一旦中間転写部材表面に転写保持し、これを記録媒体へと転写するものであればよく、本発明の要旨の範囲内で適宜変更することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の中間転写部材によれば、長期使用においてもオゾン暴露に起因する抵抗低下によって転写性能の低下を生じることなく、良好な画像を長期にわたって安定的に得ることができる。従って、これを用いた本発明の画像形成装置は、長期間使用しても良好な画像を維持することができる。
【００４１】
【実施例】
以下、実施例，比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００４２】
［実施例１］
マンドレル上に織布（帆布）を巻き付け、その上にニトリルゴムとエチレンプロピレンゴムとの混合ゴムにカーボンブラックを添加して抵抗値を調整したゴムを積層し加硫成型して、幅２４０ｍｍ，周長４５０ｍｍ，厚さ１ｍｍのゴムベルトを作成した。このゴムベルトのゴム硬度は、ＪＩＳ−Ａ硬度４０゜、抵抗値は体積固有抵抗で１×１０６Ω・ｃｍであった。
【００４３】
次に、ウレタン樹脂の主材としてポリエステル系一液溶媒乾固型ウレタンである「ニッポラン３１２４」（日本ポリウレタン社製、固形分５０重量％）、硬化剤として脂環族ポリイソシアナートであるイソホロンジイソシアナート変性物「タケネートＤ１４０Ｎ」（武田薬品工業社製、固形分７５重量％）、添加剤としてＰＴＦＥ粉末（ポリテトラフルオロエチレン、中心粒径０．３μｍ）を用いて下記組成の塗料を調製した。この塗料を用いてスプレー法により上記ゴムベルト上に約４０μｍの表皮層（ウレタン樹脂塗膜層）を形成した。１４０℃、３０分間乾燥硬化させて中間転写ベルトを作成した。また、この塗料をモールドに注型し、１４０℃、３０分間乾燥硬化により樹脂シート試料を作成した。
【００４４】
塗料組成
ニッポラン３１２４ ２５．０ｇ
タケネートＤ１４０Ｎ ５．０ｇ
ポリテトラフルオロエチレン粉末（ＰＴＦＥ粉末） ５．０ｇ
メチルエチルケトン（ＭＥＫ） ５５．０ｇ
【００４５】
［実施例２］
硬化剤として脂肪族イソイアナートであるヘキサメチレンジイソシアナート変性物「デュラネート２２Ａ−７５ＰＸ」（旭化成工業社製、固形分７５重量％）を用いて下記組成の塗料を調製し、表皮層を形成したこと以外は実施例１と同様にしてベルト状の中間転写ベルト及び樹脂シート試料を作成した。
【００４６】
塗料組成
ニッポラン３１２４ ２５．０ｇ
デュラネート２２Ａ−７５ＰＸ ５．０ｇ
ＰＴＦＥ粉末 ５．０ｇ
ＭＥＫ ５５．０ｇ
【００４７】
［実施例３］
ウレタン樹脂の主材としてポリオレフィン系ポリオールである「ＧＩ−２０００」（日本曹達社製）、塗料溶媒としてトルエンを用いて下記組成の塗料を調製し、表皮層を形成したこと以外は実施例１と同様にして中間転写ベルト及び樹脂シート試料を作成した。
【００４８】
塗料組成
ＧＩ−２０００ １５．０ｇ
タケネートＤ１４０Ｎ ７．０ｇ
ＰＴＦＥ粉末 ５．０ｇ
トルエン ６５．０ｇ
【００４９】
［実施例４］
ウレタン樹脂の主材としてポリオレフィン系ポリオールである「エポール」（出光石油化学社製）、硬化剤として脂肪族イソシアネートであるヘキサメチレンジイソシアナート変性物「スミジュールＮ−３５００」（住友バイエルウレタン社製）、塗料溶媒としてトルエンを用いて下記組成の塗料を調製し、表皮層を形成したこと以外は実施例１と同様にして中間転写ベルト及び樹脂シート試料を作成した。
【００５０】
塗料組成
エポール １５．０ｇ
スミジュールＮ−３５００ ３．０ｇ
ＰＴＦＥ粉末 ５．０ｇ
トルエン ６５．０ｇ
【００５１】
［比較例］
硬化剤として芳香族イソシアナートであるトリレンジイソシアナート変性物「コロネート−Ｌ」（日本ポリウレタン社製、固形分７５重量％）、塗料溶媒としてトルエンを用いて下記組成の塗料を調製し、表皮層を形成したこと以外は実施例１と同様にして中間転写ベルト及び樹脂シート試料を作成した。
【００５２】
塗料組成
ニッポラン３１２４ ２５．０ｇ
コロネート−Ｌ ５．０ｇ
ＰＴＦＥ粉末 ５．０ｇ
トルエン ５５．０ｇ
【００５３】
上記各樹脂シート試料及び中間転写ベルトにつき、下記オゾン曝露試験及び画像試験を行なった。結果を表１に示す。
【００５４】
オゾン曝露試験
オゾン濃度１０ｐｐｍ、温度３５℃に制御された試験槽内に上記各樹脂シート試料を１２０時間静置して樹脂シートをオゾン暴露し、暴露前後での体積固有抵抗値の変化を調べ、次式によって変化の桁数を算出した。
変化の桁数＝ｌｏｇ｛（試験後の体積固有抵抗）／（試験前の体積固有抵抗）｝
画像試験
上記中間転写ベルトを図２に例示した画像形成装置と同様の構成からなるフルーカラープリンターに装着して、初期画像及び１００００枚印刷後の画像を評価した。このプリンターによる画像試験の条件は下記の通りである。
プリンター条件
感光電位：−５５０Ｖ
トナー：非磁性一成分トナー
１次転写電圧：＋５００Ｖ
２次転写電圧：＋１５００Ｖ
現像電位：−４００Ｖ
プロセス速度：１２０ｍｍ／ｓｅｃ
【００５５】
【表１】
【００５６】
表１に示されているように、オゾン暴露による抵抗変化が０．５桁以下である本発明にかかる実施例１〜４の中間転写部材（中間転写ベルト）は、いずれも長期使用後でも良好な画像が安定的に得られることが確認された。なお、これら中間転写ベルトは１００００枚印刷後でも表面にクラックやトナーの付着は殆どなかった。これに対して、オゾン暴露による抵抗変化が０．５桁を超える比較例の中間転写部材（中間転写ベルト）は、初期画像は良好であるものの印刷を繰り返すうちに画質が低下していき、１００００枚印刷後では転写不良により画像濃度が不足して、実用上許容し得ないレベルの画像不良となってしまった。
【図面の簡単な説明】
【図１】中間転写方式による画像形成装置の一例を示す概略図である。
【図２】中間転写方式による画像形成装置の他の例を示す概略図である。
【図３】本発明にかかるドラム状中間転写部材の一例を示す概略断面図である。
【図４】本発明にかかるベルト状中間転写部材の一例を示す部分概略断面図である。
【図５】本発明にかかるベルト状中間転写部材に好適に用いられる織布の織構造を示す概略図である．
【符号の説明】
１ 感光体
２ 一次帯電器
３ 画像露光
９ 給紙カセット
１４ クリーニング装置
１５ 定着器
２０ａ 中間転写部材（ドラム状）
２０ｂ 中間転写部材（ベルト状）
２４ 記録媒体
２５ 転写ローラ
２９ バイアス電源
３５ 中間転写部材のクリーニング装置
４１ マゼンタ色現像装置
４２ シアン色現像装置
４３ イエロー色現像装置
４４ ブラック色現像装置
６１ バイアス電源
２００ 基体
２０１ 導電性ゴム層
２０２ 表皮層
ａ 横糸
ｂ 縦糸
Ｌ 周方向
Ｗ 幅方向
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター等の電子写真装置や静電記録装置等における静電記録プロセスにおいて、表面に静電潜像を保持した潜像保持体等の画像形成体表面に現像剤を供給して形成されたトナー像を、紙等の記録媒体へと転写する前に一旦転写保持し、これを上記記録媒体へと転写する中間転写部材、及びこの中間転写部材を用いて中間転写方式により画像形成を行う画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複写機、プリンター等の電子写真画像形成装置では、まず、感光体（画像形成体）の表面を帯電ローラ等の帯電手段により一様に帯電させ、この感光体に光学系から映像を投射して光の当たった部分の帯電を消去することによって静電潜像を形成し、次いで、この静電潜像に現像ローラ等の現像手段によりトナーを供給してトナーの静電的付着によりトナー像を形成し、これを転写ローラ等の転写手段により紙等の記録媒体へと転写し、更に転写した画像を定着ローラ等の定着手段により記録媒体に加熱定着させて、プリント画像を得る方法が採られている。
【０００３】
この場合、カラープリンターやカラー複写機においても、基本的には上記プロセスに従ってプリントが行われるが、カラー画像の場合には、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの４色のトナーを用いて色調を得るもので、これらのトナーを所定割合で重ね合わせて必要な色調を得るための工程が必要であり、この工程を行うためにいくつかの方式が提案されている。
【０００４】
まず、第１には、モノクロ印刷を行う場合と同様に、感光体上にトナーを供給して静電潜像を可視化する際に、上記マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの４色のトナーを順次重ねていくことにより現像を行い、感光体上にカラーのトナー像を形成する多重現像方式がある。この方式によれば比較的コンパクトに装置を構成することが可能であるが、この方式では階調の制御が非常に難しく、高画質が得られないという問題点がある。
【０００５】
第２に、４つの感光体を設け、各感光体の潜像をそれぞれマゼンタ、イエロー、シアン、ブラックのトナーで現像することにより、マゼンタによるトナー像、イエローによるトナー像、シアンによるトナー像及びブラックによるトナー像の４つのトナー像を形成し、これらトナー像が形成された感光体を１列に並べて各トナー像を紙等の記録媒体に順次転写して記録媒体上で重ねることにより、カラー画像を再現するタンデム方式がある。この方式は、良好な画像が得られるものの、４つの感光体と、各感光体毎に設けられた帯電機構及び現像機構が１列に並べられた状態となり、装置が大型化すると共に高価なものとなってしまう。
【０００６】
第３に、紙等の記録媒体を転写ドラムに巻き付けてこれを４回転させ、周回毎に感光体上のマゼンタ、イエロー、シアン、ブラックを順次記録媒体に転写してカラー画像を再現する転写ドラム方式もある。この方式によれば比較的高画質が得られるが、記録媒体が葉書等の厚紙である場合には、これを上記転写ドラムに巻き付けることが困難であり、記録媒体の種類が制限されるという問題点がある。
【０００７】
上記多重現像方式、タンデム方式及び転写ドラム方式に対して、良好な画質が得られ、かつ装置が特に大型化するようなこともなく、しかも記録媒体の種類が特に制限されるようなこともない方式として、中間転写方式が提案されている。
【０００８】
即ち、この中間転写方式は、感光体上のトナー像を一旦転写保持するドラムやベルトからなる中間転写部材を設け、マゼンタによるトナー像、イエローによるトナー像、シアンによるトナー像及びブラックによるトナー像の４色のトナー像をこの中間転写部材上に順次転写することにより、この中間転写部材上にカラー画像を形成し、このカラー画像を紙等の記録媒体上に転写するものである。従って、４色のトナー像を重ね合わせて階調を調整するものであるから、高画質を得ることが可能であり、かつタンデム方式のように感光体を１列に並べる必要がないので装置が特に大型化することもなく、しかも記録媒体をドラムに巻き付ける必要もないので記録媒体の種類が制限されることもないものである。
【０００９】
ここで、このような中間転写方式によりカラー画像の形成を行う装置を例示すれば、ドラム状の中間転写部材を用いた装置として図１の画像形成装置を、ベルト状の中間転写部材を用いた装置として図２の画像形成装置を例示することができる。
【００１０】
即ち、図１及び図２中、１はドラム状の感光体であり、それぞれ図中矢印方向に回転するようになっている。この感光体１は、一次帯電器２によって帯電され、次いで画像露光３により露光部分の帯電が消去されて第１の色成分に対応した静電潜像がこの感光体１上に形成され、更に静電潜像が現像器４１により第１色のマゼンタトナーＭで現像され、第１色のマゼンタトナー画像が感光体１上に形成される。そして、このトナー画像が、感光体１と接触しながら回転する中間転写ドラム２０ａ（図１）又は中間転写ベルト２０ｂ（図２）（以下、これらを合わせて「中間転写部材２０ａ，２０ｂ」という）に転写される。この場合、感光体１から中間転写部材２０ａ，２０ｂへの転写は、感光体１と中間転写部材２０ａ，２０ｂとのニップ部において、中間転写部材２０ａ，２０ｂに電源６１から印加される一次転写バイアスにより行われる。この中間転写部材２０ａ，２０ｂに第１色のマゼンタトナー画像が転写された後、上記感光体１はその表面がクリーニング装置１４により清掃され、感光体の１回転目の現像転写操作が完了する。以降、感光体が３回転し、各周回毎に現像器４２〜４４を順次用いて第２色のシアントナー画像、第３色のイエロートナー画像、第４色のブラックトナー画像が順次感光体１上に形成され、これが周回毎に中間転写部材２０ａ，２０ｂに重畳転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が中間転写部材２０ａ，２０ｂ上に形成される。なお、図２の装置にあっては、感光体１の周回毎に現像器４１〜４４が順次入れ替わってマゼンタトナーＭ、シアントナーＣ、イエロートナーＹ、ブラックトナーＢによる現像が順次行われるようになっている。
【００１１】
次に、上記合成カラートナー画像が形成された中間転写部材２０ａ，２０ｂに転写ローラ２５が当接し、そのニップ部に給紙カセット９から紙等の記録媒体２４が給送される。これと同時に二次転写バイアスが電源２９から転写ローラ２５に印加され、合成カラートナー画像が中間転写部材２０ａ，２０ｂから記録媒体２４に転写され、更にこの記録媒体２４は定着器１５へ導入されて記録媒体２４上の合成カラートナー画像が加熱定着され、最終画像となる。そして、合成カラートナー画像を記録媒体２４へと転写した後の中間転写部材２０ａ，２０ｂは、表面の転写残留トナーがクリーニング装置３５により除去され、初期状態に戻り次の画像形成に備えるようになっている。
【００１２】
このような、中間転写方式の画像形成装置に用いられる上記中間転写部材２０ａ，２０ｂは、感光体１、トナー像、記録媒体２４などと直接接触するものであるため、軟らかく弾性のある材料で形成され、図１の中間転写部材２０ａのようにドラム状の場合には、図３に示したように、金属製ドラム基体（円筒状芯金）２００の上に導電性のゴム状弾性体２０１を積層したものが知られており、また図２の中間転写部材２０ｂのようにベルト状の場合には、図４に示したように、織布やスパイラル状に巻いた糸等（図示せず）で補強した導電性のゴム状弾性体２０１をベルト状に成形したものが知られている。更に、図３，４に示したように、これらのゴム状弾性体２０１の表面に感光体の汚染防止、トナー付着防止、摩擦係数の低減等の目的で樹脂からなる表皮層２０２を形成することも提案されている。
【００１３】
一方、図１，２に例示したような中間転写部材を使用する電子写真画像形成装置では、中間転写部材の抵抗値が転写効率、ひいては画像形成に大きく影響する。中間転写部材として望まれる抵抗領域は、１０１１〜１０１４Ω・ｃｍの所謂中抵抗領域であるため、中間転写部材を抵抗値のバラツキなく製造することが非常に難しく、特にゴムをこの中抵抗領域に調整することは困難である。そこで、ゴムの抵抗値を比較的制御し易い１０３〜１０６Ω・ｃｍに設定して上記ゴム状弾性体層２０１を形成し、上記表皮層２０２に比較的抵抗値の高い樹脂を用いて、部材全体の抵抗値を中間転写部材として望ましい上記中抵抗領域に調整することが提案されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記表皮層２０２で部材の抵抗値を上記中抵抗領域に調整した中間転写部材を画像形成装置に組み込んで画像形成を行なった場合、初期画像は良好に得られるが、該画像形成を繰り返すうちに画像転写性能が低下していき、長期間使用すると、転写不良による画像不良が生じるという欠点がある。
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、長期使用においても転写性能が低下することなく、良好な画像を長期にわたって安定的に得ることができる中間転写部材、及び該中間転写部材を具備した画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため、表面に導電性ゴム層の表面に表皮層を形成した中間転写部材を画像形成体と記録媒体との間に配設し、該画像形成体表面に形成されたトナー像を一旦上記中間転写部材表面に転写保持し、これを記録媒体へと転写する中間転写方式により画像形成を行う場合に、上記中間転写部材が長期使用によって性能低下を生じる原因について鋭意検討を行った結果、画像形成装置の運転中に発生するオゾンによって表皮層を形成する樹脂が劣化し、その結果中間転写部材の抵抗が低下することが原因であることを見出した。
【００１７】
そこで、本発明者は、この点を改善すべく更に検討を進めた結果、導電性ゴム層の表面に樹脂からなる表皮層を形成して中間転写部材を得る場合に、上記表皮層を、オゾン濃度１０ｐｐｍ，３５℃，１２０時間の条件でオゾン暴露した際の電気抵抗の変化が０．５桁以下である樹脂層とすることにより、画像形成装置に装着して長期間使用した場合でも良好な抵抗を安定的に維持することができ、長期に亘って良好な画像を安定的に得ることができることを見い出し、更に表皮層を、ポリエステル系或いはポリオレフィン系のポリオール、プレポリマー、又はポリマーを主体としてなるウレタン樹脂を主材とし、該ウレタン樹脂の硬化剤として変性ヘキサメチレンジイソシアネート又は変性イソホロンジイソシアネートを用いた樹脂層とすることにより、上記オゾン暴露時の電気抵抗を良好に達成することができ、かつその他の特性も良好であることを見い出し、本発明を完成したものである。
【００１８】
従って、本発明は、画像形成体と記録媒体との間に配設され、画像形成体表面に形成されたトナー像を一旦自己の表面に転写保持し、これを記録媒体へと転写する中間転写部材において、導電性ゴム層と、該導電性ゴム層の表面に形成された表皮層とを具備してなり、前記表皮層が、ポリエステル系或いはポリオレフィン系のポリオール、プレポリマー、又はポリマーを主体としてなるウレタン樹脂を主材とし、該ウレタン樹脂の硬化剤として変性ヘキサメチレンジイソシアネート又は変性イソホロンジイソシアネートを用いた樹脂層であり、かつ該樹脂層のオゾン濃度１０ｐｐｍ，３５℃，１２０時間の条件でオゾン暴露した際の電気抵抗の変化量が、０．５桁以下であることを特徴とする中間転写部材を提供する。
【００１９】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の中間転写部材は、例えば図３，４に示した部材と同様に、導電性ゴム層２０１の表面に表皮層２０２を形成したものであり、本発明では、前記表皮層２０２を、オゾン濃度１０ｐｐｍ，３５℃，１２０時間の条件でオゾン暴露した際の電気抵抗の変化が０．５桁以下である樹脂層としたものである。
【００２０】
上記導電性ゴム層２０１としては、特に制限はなく、適宜なゴム材料に導電剤等を添加して導電性を付与した弾性体が用いられる。ゴム材料として具体的には、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、シリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム（ＡＣＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）等が例示され、これらの１種又は２種以上の混合ゴムを用いることができ、特にエチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、及びこれらと他のゴムとのブレンド物が、オゾンに対して耐久性が良好なものとなるため好ましく用いられる。
【００２１】
この導電性ゴム層２０１に添加される導電剤としては、イオン導電剤と電子導電剤とがある。まず、イオン導電剤を例示すると、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム、ステアリルトリメチルアンモニウム、オクタデシルトリメチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸・ジメチルエチルアンモニウム塩の過塩素酸塩，塩素酸塩，塩酸塩，臭素酸塩，ヨウ素酸塩，ホウフッ化水素酸塩，硫酸塩，アルキル硫酸塩，カルボン酸塩，スルフォン酸塩等のアンモニウム塩；Ｌｉ，Ｎａ，Ｃａ，Ｍｇ等のアルカリ金属或いはアルカリ土類金属の過塩素酸塩，塩素酸塩，塩酸塩，臭素酸塩，ヨウ素酸塩，ホウフッ化水素酸塩，トリフルオロメチル硫酸塩，スルフォン酸塩などが挙げられる。
【００２２】
また、電子導電剤としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン；ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン；酸化処理を施したインク用カーボン、熱分解カーボン、グラファイト；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、等の導電性金属酸化物；ニッケル、銅等の金属などを例示することができる。
【００２３】
これら導電剤の添加量は、特に制限されるものではないが、上記イオン導電剤を用いる場合には、上記ゴム成分１００重量部に対して０．０１〜５重量部、好ましくは０．０５〜２重量部程度とすることができ、上記電子導電剤を用いる場合には、上記ゴム成分１００重量部に対して１〜５０重量部、好ましくは５〜４０重量部程度とすることができ、これにより導電性ゴム層２０１の抵抗値を１０３〜１０１０Ω・ｃｍ、特に１０４〜１０８Ω・ｃｍに調整することが好ましい。なお、この導電性ゴム層２０１には、上記導電剤以外にも必要に応じて公知の充填材，架橋剤など、その他のゴム用添加剤を適量添加することができる。
【００２４】
ここで、図３のように、ドラム状の中間転写部材とする場合には、上記導電性ゴム層２０１は、通常ドラム状の基体２００の外周面上に形成されるが、この場合基体２００としては、樹脂，アルミニウム，鉄合金，銅合金等の適宜な材料で形成することができる。また、図４のように、ベルト状の中間転写部材とする場合には、上記導電性ゴム層２０１でベルト本体を形成することができるが、この場合補強層を積層したり埋設したりすることにより、導電性ゴム層２０１を補強することができる。
【００２５】
上記補強層としては、樹脂補強層及び／又は繊維層を形成することかできる。上記樹脂補強層は、公知の熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー及び熱硬化性樹脂等を挙げることができ、具体的には、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリビニリデン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリスルホン樹脂等の樹脂を例示することができる。この場合、上記樹脂補強層は、上述した樹脂を複数積層して形成してもよく、また、後述する繊維層と併用することもできる。なお、この樹脂補強層は上記樹脂を用いて適宜な方法で成形しても、予めフィルム状に成形された上記樹脂を積層してもよい。
【００２６】
また、上記繊維層は、公知の織布や不織布を用いて形成することができ、具体的には、麻，毛，絹，綿等の天然繊維、ビスコース等の再生繊維、ポリエステル，ナイロン（ナイロン６，６６，４６等），ビニロン、塩化ビニリデン，ポリオレフィン（ポリエチレン，ポリプロピレン等），ポリクラーク等の合成繊維、アセテート等の半合成繊維、アラミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリアクリロニトリル繊維等の所謂高機能性繊維、ステンレススチール、その他のスチール等の金属繊維などの織布や不織布を例示することができる。この場合、織布の布構造としては、平織、斜文織、朱子織、及びこれらを組み合わせたものなど、適宜選択することができるが、特に堅牢性、経済性等の点から平織構造の織布が好ましく用いられる。
【００２７】
ここで、平織構造の織布を補強層として用いる場合、特に制限されるものではないが、ベルト状中間転写部材の走行時の蛇行等を防止する観点から、図５に示したように、織布の横糸ａ（ベルト２０ｂの略幅方向Ｗに沿った糸）と縦糸ｂ（ベルト２０ｂの周方向Ｌに沿った糸）との角度θが７５〜９０°の角度を保つように調整することが好ましい。この場合、上記角度θが７５°未満であると、ベルトにしわが生じたり、走行時にベルトが蛇行してしまうなどの不都合が発生する場合がある。
【００２８】
上記繊維層は、上記織布や不織布を複数積層した複数層構造の繊維層としてもよく、その際、繊維層の厚みはとくに制限されるものではないが、０．０１〜２ｍｍ、とくに０．０５〜０．５ｍｍ程度であることが好ましく、繊維層の厚みが０．０１ｍｍ未満であると、この繊維層による寸法安定性が低下してベルト状の部材に伸び等の変形が生じてしまう場合があり、一方、２ｍｍを超えるとベルト状の部材の柔軟性が損なわれる場合がある。また、この繊維層を形成する織布や不織布の繊維径は、特に制限されるものではないが、２０〜４２０デニール、特に３０〜２１０デニール、更には３０〜８０デニールであることが好ましい。更に、上記織布や不織布は、特に制限されるものではないが、比較的薄いものであることが好ましく、具体的には、厚み０．０１〜０．２ｍｍ、特に０．０５〜０．１５ｍｍであることが好ましい。この場合、上記織布や不織布の厚みが０．０１ｍｍ未満であると、この繊維層による寸法安定性が低下してベルト状の部材に伸び等の変形が生じてしまう場合があり、一方、０．２ｍｍを超えると部材の柔軟性が損なわれる場合がある。
【００２９】
この繊維層を形成する上記織布や不織布には、その表面部分又は全体に必要に応じてゴムや樹脂を含浸させることができ、これにより繊維層と上記導電性ゴム層又は後述する表皮層との接着性及び表面平滑性を向上させることができる。この場合、含浸剤としては、上記導電性ゴム層のゴム成分として例示したものと同種のゴム等によるゴムセメントやエポキシ樹脂、レゾルシンホルムアルデヒド（ＲＦＬ）、及びこれらの混合物が好適に用いられ、塗布又は浸漬により、これら含浸剤を上記織布や不織布に予め含浸させておくことができ、これによりゴム又は樹脂が含浸した織布又は不織布を容易に得ることができる。
【００３０】
この導電性ゴム層２０１の厚さは、特に制限されず、ゴム材料の種類や中間転写部材の形態等に応じて適宜設定されるが、通常ドラム状とする場合には、２〜１０ｍｍ程度、ベルト状とする場合には０．５〜３ｍｍ程度とすることが好ましい。なお、この導電性ゴム層２０１は、２層以上形成してもよく、例えば、ベルト状の中間転写部材とする場合に上記補強層を挟んで両側にそれぞれ導電性ゴム層を形成して、ベルト本体を形成してもよい。
【００３１】
次に、この導電性ゴム層２０１上に形成される上記表皮層２０２は、上述のように、オゾン濃度１０ｐｐｍ，３５℃，１２０時間の条件でオゾン暴露した際の電気抵抗の変化が０．５桁以下である樹脂層であり、この場合、上記電気抵抗の変化は特に制限されるものではないが０．３桁以下であることがより好ましい。上記電気抵抗の変化が０．５桁を超えると初期画像は良好に得られるものの長期使用に際しては画像不良となる場合が多く、本発明の効果が十分に得られなくなる。
【００３２】
なお、上記電気抵抗の変化とは、上記表皮層２０２に対して、オゾン濃度１０ｐｐｍ，３５℃，１２０時間の条件でオゾン曝露試験を行ない、試験前後での体積固有抵抗の変化を桁数で表したものであり、次式により算出したものである。
変化の桁数＝ｌｏｇ｛（試験後の体積固有抵抗）／（試験前の体積固有抵抗）｝
【００３３】
この表皮層２０２を形成する樹脂材料としては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂等があるが、本発明では、ウレタン樹脂が用いられる。ウレタン樹脂を用いることにより、導電性ゴム層２０１の伸びに対する追随性が良好となり、長期間使用してもクラック等の発生がしにくくなる。
【００３４】
この場合、上記ウレタン樹脂は、ポリエステル系又はポリオレフィン系（水添ポリオレフィン系を含む）のポリオール、プレポリマー或いはポリマーを主体とするものが用いられる。特に、塗料原料において一液溶媒乾固型ポリウレタンと称されるものが好ましく、この一液溶媒乾固型ポリウレタンを用いて生成したウレタン樹脂は力学特性に優れ、導電性ゴム層２０１の伸びに対する追随性が良好となり、長期使用してもクラック等の発生がしにくくなる。
【００３５】
上記ウレタン樹脂の硬化剤としては、脂肪族、脂環族又は水添芳香族ポリイソシアネート化合物の１種又は２種以上の混合物のものを用いることが、耐オゾン性の点からから好ましく、本発明では、変性ヘキサメチレンジイソイアネート又は変性イソホロンジイソシアネートが用いられる。これらの中では、ヘキサメチレンジシソシアネート又はイソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体、ビウレット変性体又はアダクト変性体が耐熱性の点からより好ましい。
【００３６】
上記表皮層２０２には、主材となる上記樹脂の他に、摩擦係数や粘着性の低減、表面エネルギーの低減、帯電挙動の調整、静電容量の調整、電気抵抗の調整等の目的で、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、或いはこれらの粉体、各種滑剤、カーボン、金属酸化物、金属粉、高誘電率粉体等を添加することもできる。
【００３７】
この表皮層２０２の形成方法は、特に制限されないが、バインダー樹脂及びその他の添加剤等を公知の溶媒に溶解或いは分散させて塗料溶液を調製し、ディップ法、ロールコーター法、ドクターブレード法、或いはスプレー法などにより上記導電性ゴム層２０１上に塗布して乾燥硬化させることにより形成することができる。この場合、上記溶媒としては、メタノール，エタノール，イソプロパノール等の低級アルコール、アセトン，メチルエチルケトン，シクロヘキサノン等のケトン類、トルエン、キシレンなど、及びこれらの混合溶媒などが好ましく用いられる。
【００３８】
なお、表皮層２０２の厚さは、特に制限されるものではないが、通常１〜６０μｍ、特に５〜５０μｍとすることが好ましい。
【００３９】
本発明の中間転写部材は、例えば図３，４に示したドラム状又はベルト状に限定されるものではなく、感光体等の画像形成体に安定的に接触又は近接させることができるものであれば、ベルト状やドラム状以外の形態としてもよい。また、本発明の中間転写部材が用いられる画像形成装置も、上記図１，２の装置に限定されるものではなく、本発明中間転写部材を画像形成体と記録媒体との間に配設し、画像形成体表面に形成されたトナー像を一旦中間転写部材表面に転写保持し、これを記録媒体へと転写するものであればよく、本発明の要旨の範囲内で適宜変更することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の中間転写部材によれば、長期使用においてもオゾン暴露に起因する抵抗低下によって転写性能の低下を生じることなく、良好な画像を長期にわたって安定的に得ることができる。従って、これを用いた本発明の画像形成装置は、長期間使用しても良好な画像を維持することができる。
【００４１】
【実施例】
以下、実施例，比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００４２】
［実施例１］
マンドレル上に織布（帆布）を巻き付け、その上にニトリルゴムとエチレンプロピレンゴムとの混合ゴムにカーボンブラックを添加して抵抗値を調整したゴムを積層し加硫成型して、幅２４０ｍｍ，周長４５０ｍｍ，厚さ１ｍｍのゴムベルトを作成した。このゴムベルトのゴム硬度は、ＪＩＳ−Ａ硬度４０゜、抵抗値は体積固有抵抗で１×１０６Ω・ｃｍであった。
【００４３】
次に、ウレタン樹脂の主材としてポリエステル系一液溶媒乾固型ウレタンである「ニッポラン３１２４」（日本ポリウレタン社製、固形分５０重量％）、硬化剤として脂環族ポリイソシアナートであるイソホロンジイソシアナート変性物「タケネートＤ１４０Ｎ」（武田薬品工業社製、固形分７５重量％）、添加剤としてＰＴＦＥ粉末（ポリテトラフルオロエチレン、中心粒径０．３μｍ）を用いて下記組成の塗料を調製した。この塗料を用いてスプレー法により上記ゴムベルト上に約４０μｍの表皮層（ウレタン樹脂塗膜層）を形成した。１４０℃、３０分間乾燥硬化させて中間転写ベルトを作成した。また、この塗料をモールドに注型し、１４０℃、３０分間乾燥硬化により樹脂シート試料を作成した。
【００４４】
塗料組成
ニッポラン３１２４ ２５．０ｇ
タケネートＤ１４０Ｎ ５．０ｇ
ポリテトラフルオロエチレン粉末（ＰＴＦＥ粉末） ５．０ｇ
メチルエチルケトン（ＭＥＫ） ５５．０ｇ
【００４５】
［実施例２］
硬化剤として脂肪族イソイアナートであるヘキサメチレンジイソシアナート変性物「デュラネート２２Ａ−７５ＰＸ」（旭化成工業社製、固形分７５重量％）を用いて下記組成の塗料を調製し、表皮層を形成したこと以外は実施例１と同様にしてベルト状の中間転写ベルト及び樹脂シート試料を作成した。
【００４６】
塗料組成
ニッポラン３１２４ ２５．０ｇ
デュラネート２２Ａ−７５ＰＸ ５．０ｇ
ＰＴＦＥ粉末 ５．０ｇ
ＭＥＫ ５５．０ｇ
【００４７】
［実施例３］
ウレタン樹脂の主材としてポリオレフィン系ポリオールである「ＧＩ−２０００」（日本曹達社製）、塗料溶媒としてトルエンを用いて下記組成の塗料を調製し、表皮層を形成したこと以外は実施例１と同様にして中間転写ベルト及び樹脂シート試料を作成した。
【００４８】
塗料組成
ＧＩ−２０００ １５．０ｇ
タケネートＤ１４０Ｎ ７．０ｇ
ＰＴＦＥ粉末 ５．０ｇ
トルエン ６５．０ｇ
【００４９】
［実施例４］
ウレタン樹脂の主材としてポリオレフィン系ポリオールである「エポール」（出光石油化学社製）、硬化剤として脂肪族イソシアネートであるヘキサメチレンジイソシアナート変性物「スミジュールＮ−３５００」（住友バイエルウレタン社製）、塗料溶媒としてトルエンを用いて下記組成の塗料を調製し、表皮層を形成したこと以外は実施例１と同様にして中間転写ベルト及び樹脂シート試料を作成した。
【００５０】
塗料組成
エポール １５．０ｇ
スミジュールＮ−３５００ ３．０ｇ
ＰＴＦＥ粉末 ５．０ｇ
トルエン ６５．０ｇ
【００５１】
［比較例］
硬化剤として芳香族イソシアナートであるトリレンジイソシアナート変性物「コロネート−Ｌ」（日本ポリウレタン社製、固形分７５重量％）、塗料溶媒としてトルエンを用いて下記組成の塗料を調製し、表皮層を形成したこと以外は実施例１と同様にして中間転写ベルト及び樹脂シート試料を作成した。
【００５２】
塗料組成
ニッポラン３１２４ ２５．０ｇ
コロネート−Ｌ ５．０ｇ
ＰＴＦＥ粉末 ５．０ｇ
トルエン ５５．０ｇ
【００５３】
上記各樹脂シート試料及び中間転写ベルトにつき、下記オゾン曝露試験及び画像試験を行なった。結果を表１に示す。
【００５４】
オゾン曝露試験
オゾン濃度１０ｐｐｍ、温度３５℃に制御された試験槽内に上記各樹脂シート試料を１２０時間静置して樹脂シートをオゾン暴露し、暴露前後での体積固有抵抗値の変化を調べ、次式によって変化の桁数を算出した。
変化の桁数＝ｌｏｇ｛（試験後の体積固有抵抗）／（試験前の体積固有抵抗）｝
画像試験
上記中間転写ベルトを図２に例示した画像形成装置と同様の構成からなるフルーカラープリンターに装着して、初期画像及び１００００枚印刷後の画像を評価した。このプリンターによる画像試験の条件は下記の通りである。
プリンター条件
感光電位：−５５０Ｖ
トナー：非磁性一成分トナー
１次転写電圧：＋５００Ｖ
２次転写電圧：＋１５００Ｖ
現像電位：−４００Ｖ
プロセス速度：１２０ｍｍ／ｓｅｃ
【００５５】
【表１】
表１に示されているように、オゾン暴露による抵抗変化が０．５桁以下である本発明にかかる実施例１〜４の中間転写部材（中間転写ベルト）は、いずれも長期使用後でも良好な画像が安定的に得られることが確認された。なお、これら中間転写ベルトは１００００枚印刷後でも表面にクラックやトナーの付着は殆どなかった。これに対して、オゾン暴露による抵抗変化が０．５桁を超える比較例の中間転写部材（中間転写ベルト）は、初期画像は良好であるものの印刷を繰り返すうちに画質が低下していき、１００００枚印刷後では転写不良により画像濃度が不足して、実用上許容し得ないレベルの画像不良となってしまった。
【図面の簡単な説明】
【図１】中間転写方式による画像形成装置の一例を示す概略図である。
【図２】中間転写方式による画像形成装置の他の例を示す概略図である。
【図３】本発明にかかるドラム状中間転写部材の一例を示す概略断面図である。
【図４】本発明にかかるベルト状中間転写部材の一例を示す部分概略断面図である。
【図５】本発明にかかるベルト状中間転写部材に好適に用いられる織布の織構造を示す概略図である．
【符号の説明】
１ 感光体
２ 一次帯電器
３ 画像露光
９ 給紙カセット
１４ クリーニング装置
１５ 定着器
２０ａ 中間転写部材（ドラム状）
２０ｂ 中間転写部材（ベルト状）
２４ 記録媒体
２５ 転写ローラ
２９ バイアス電源
３５ 中間転写部材のクリーニング装置
４１ マゼンタ色現像装置
４２ シアン色現像装置
４３ イエロー色現像装置
４４ ブラック色現像装置
６１ バイアス電源
２００ 基体
２０１ 導電性ゴム層
２０２ 表皮層
ａ 横糸
ｂ 縦糸
Ｌ 周方向
Ｗ 幅方向
Claims (3)
- 画像形成体と記録媒体との間に配設され、画像形成体表面に形成されたトナー像を一旦自己の表面に転写保持し、これを記録媒体へと転写する中間転写部材において、導電性ゴム層と、該導電性ゴム層の表面に形成された表皮層とを具備してなり、前記表皮層が、ポリエステル系或いはポリオレフィン系のポリオール、プレポリマー、又はポリマーを主体としてなるウレタン樹脂を主材とし、該ウレタン樹脂の硬化剤として変性ヘキサメチレンジイソシアネート又は変性イソホロンジイソシアネートを用いた樹脂層であり、かつ該樹脂層のオゾン濃度１０ｐｐｍ，３５℃，１２０時間の条件でオゾン暴露した際の電気抵抗の変化量が、０．５桁以下であることを特徴とする中間転写部材。
- 導電性ゴム層が、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、或いはこれらと他のゴムとのブレンドゴムを主材としたものである請求項１記載の中間転写部材。
- 画像形成体の表面に形成されたトナー像を、一旦中間転写部材の表面に転写保持し、これを記録媒体へと転写して該記録媒体上に可視画像を形成する画像形成装置において、上記中間転写部材として、請求項１又は２記載の中間転写部材を用いたことを特徴とする画像形成装置。
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- 1998-07-15 JP JP20079998A patent/JP3627789B2/ja not_active Expired - Fee Related
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