JP3633772B2 - 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自己の表面に転写保持し、これを上記記録媒体へと転写する中間転写部材、及びこれを具備した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色のブラックカラ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塗膜層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、上記塗膜層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、樹脂材料を上記塗膜層２０２として用いる場合、一般の樹脂材料はゴム材料と比較して硬く、ゴムの弾性変形に追随しにくいために、ゴム状弾性体層２０１からの剥離が生じたり、塗膜層２０２にクラックが発生する場合があり、長期使用に耐え得ない。この場合、軟質の樹脂材料を用いることも考えられるが、軟質の樹脂材料は、塑性変形が大きく、また粘着性や摩擦係数が大きく、中間転写部材の塗膜層２０２としては使用できない。
【００１５】
更に、上記塗膜層２０２で部材の抵抗値を調整する場合、一般の樹脂材料は体積固有抵抗が高すぎるために、通常カーボン等の導電剤の添加で抵抗値を下げる必要があり、導電剤が均一に分散した塗料の調製工程、及び導電剤が均一に分散した塗膜の形成工程といった、煩雑な工程を要することとなり、これが製造効率や製造コストの増加をもたらす原因の１つとなっている。
【００１６】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、ゴム層に良好に追随し得、耐磨耗性が良く、抵抗調整が容易であり、感光体の汚染防止、トナー付着防止、摩擦係数の低減化等の機能を満足し、長期耐久性に優れる塗装層を備えた中間転写部材、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。
【００１７】
【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鋭意検討を行った結果、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を、導電性ゴム層の表面に塗膜層を形成して構成する場合に、前記塗膜層を、ポリオール化合物にポリイソシアネート化合物をＮＣＯ／ＯＨモル比で過剰に添加して硬化せしめたウレタン樹脂を主成分とし、かつウレタン樹脂成分の溶剤不溶率が７０％以上である塗膜層とすることにより、導電性ゴム層の弾性変形に良好に追随してクラックの発生を確実に防止し得ると共に、感光体の汚染防止、トナーの付着防止、摩擦係数の低減化等の機能を合わせ持つ塗膜層が得られ、長期に亘って良好な画像を確実に得ることができる中間転写部材が得られることを見出し、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塗膜層とを具備してなり、前記塗膜層が、ポリオール化合物にポリイソシアネート化合物をＮＣＯ／ＯＨモル比で過剰に添加して硬化せしめたウレタン樹脂を主成分とする塗膜であり、かつウレタン樹脂成分の溶剤不溶率が７０％以上であることを特徴とする中間転写部材を提供する。
【００１９】
また、本発明は、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、上記本発明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を提供する。
【００２０】
なお、上記ウレタン樹脂成分の溶剤不溶率は、塗膜層中のウレタン樹脂成分の溶剤浸漬前重量をＡ、塗膜を溶剤中に２５℃，２４時間浸漬した後の該塗膜層中の残存ウレタン樹脂成分重量をＢとし、溶剤不溶率（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００の計算式で算出したものである。
【００２１】
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の表面に塗膜層２０２を形成したものであり、本発明では、前記塗膜層２０２を、ポリオール化合物に過剰のイソシアネート化合物を添加し硬化して得られる溶剤不溶率７０％以上のウレタン樹脂を用いて形成したものである。
【００２２】
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を添加して導電性を付与した弾性体を用いることができる。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ＮＢＲ、ウレタンゴム、ＡＣＲ、ＥＣＯ、及びこれらとＥＰＤＭ等の他のゴムとのブレンド物が、上記塗膜層２０２を構成するウレタン樹脂との接着性の点で好ましく用いられる。
【００２３】
また、この導電性ゴム層２０１に添加される導電剤としては、イオン導電剤及び電子導電剤が例示される。イオン導電剤としては、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等の過塩素酸塩，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，スルフォン酸塩等が挙げられる。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、銅等の金属等を例示することができる。
【００２４】
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。
【００２５】
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、この場合織布や不織布からなる繊維層や補強用の糸材料を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。
【００２６】
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補強用の繊維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。
【００２７】
次に、この導電性ゴム層２０１上に形成される上記塗膜層２０２は、上述のように、ポリオール化合物に過剰のイソシアネート化合物を添加し硬化して得られる溶剤不溶率が７０％以上としたウレタン樹脂を主材として形成されるものである。
【００２８】
本発明で用いられるポリオール化合物は、１分子中に２個以上の水酸基を持つ化合物であり、一般にポリウレタンの原料として使用されるポリオール化合物を好ましく用いることができる。具体的には、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィンポリオール、水添ポリオレィンポリオール、ポリマーポリオール、シリコーンポリオール等が挙げられる。更に、これらのポリオール化合物をポリイソシアネート化合物で鎖延長した水酸基が残ったプレポリマーや鎖延長が進んで樹脂状になった水酸基が残ったポリマーを挙げることができる。この場合、特に制限されるものではないが、ポリエステルポリオール及びそれから得られる水酸基が残ったプレポリマーやポリマーは、力学強度や電気特性が良好なウレタン樹脂が得られる点で好ましい。これらの中でも、ポリマーで水酸基を含有しているものは、高伸張、高強度のものが得られるので、導電性ゴム層に良好に追随し、摩耗にも強い点から特に好ましい。この例としては、塗料原料において一液溶媒乾固型ポリウレタン樹脂と称するもので、水酸基を含有するものが挙げられる。
【００２９】
本発明で用いられるポリイソシアネート化合物は、一般的に、ウレタン樹脂の原料として使用されるポリイソシアネートを用いることができる。具体的には、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート等が挙げられる。これらの中でも、芳香族ポリイソシアネートが力学強度や電気特性が良好である点から好ましい。好ましい芳香族ポリイソシアネートの例としては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート及びそれらの誘導体が挙げられる。
【００３０】
本発明では、上記ポリオール化合物にこのポリイソシアートをＮＣＯ／ＯＨモル比で過剰に添加することり上記ウレタン樹脂を調製するものである。この場合、上記ポリオール化合物のＯＨ基に対する上記ポリイソシアネート化合物のＮＣＯ基のモル比率は、好ましくは２．５〜３０であり、更に好ましくは、３〜２０である。ＮＣＯ基／ＯＨ基が上記範囲よりも小さくなると力学特性と電気特性を満足したウレタン樹脂が十分に得られない場合があり、一方ＮＣＯ基／ＯＨ基が上記範囲を超えると結合していないポリイソシアネート化合物が充填剤となって硬くなる場合があり、また、ポリイソシアネート化合物と水分が反応した複雑な物質が生成し、電気特性が定まらなくなる場合がある。
【００３１】
本発明では、上記ウレタン樹脂の溶剤不溶率が７０％以上に調製されるものであり、特に、溶剤不溶率８０％以上にすることが好適である。上記溶剤不溶率が７０％より低いと、力学的耐久性が不充分となり、トナーやクリーニングローラ、クリーニングブレード、感光体、紙等の他の部材との摩擦によって削られ、画像が不均一となってしまう。このように溶剤不溶率の高いウレタン樹脂は、ポリオール化合物に対してＮＣＯ／ＯＨモル比で過剰量のポリイソシアネート化合物を添加することにより得ることができる。
【００３２】
ここで、本発明における上記溶剤不溶率は、塗膜層中のウレタン樹脂成分の溶剤浸漬前重量をＡ、塗膜を溶剤中に２５℃，２４時間浸漬した後の該塗膜層中の残存ウレタン樹脂成分重量をＢとし、溶剤不溶率（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００の計算式で算出したものである。
【００３３】
この場合、溶剤不溶率を算出する場合に用いられる溶剤については、各ウレタン樹脂の未硬化成分を抽出するのに適したものが適宜選定され、例えば、ポリエーテル系及びポリエステル系のウレタン樹脂に対しては、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）が好ましく、ポリオレフィン系のウレタン樹脂に対しては、トルエンが好ましく用いられる。
【００３４】
この塗膜層２０２を形成するウレタン樹脂としては、特に制限されるものではないが、ガラス転移温度が−２０℃〜２０℃であるポリエステル系のウレタン樹脂が好ましく用いられる。この場合、ポリエステル系ウレタン樹脂のガラス転移温度が上記範囲を逸脱すると、本発明の目的が達成することができない場合がある。即ち、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真画像形成装置における中間転写部材は、通常１０〜３０℃程度の温度環境下で使用されるがこととなるが、この場合上記塗膜層２０２を形成するポリエステル系ウレタン樹脂のガラス転移温度−２０℃よりも低いと、上記使用温度領域において分子の凝集が弱いために伸びや強度が不十分となり、感光体に対する摩擦抵抗が大きくなり過ぎたり、塗膜層がトナーによって磨耗するなどという問題を生じることとなる。一方、ガラス転移温度が２０℃を超えると、上記使用温度領域において樹脂は硬くなり過ぎて感光体を傷つけたり、上記導電性ゴム層２０１の弾性変形に追随し得ずに塗膜層２０２が剥離したり、塗膜層２０２にクラックが発生するなどの不都合を生じることとなる。特に、フタル酸及び／又はイソフタル酸を含むウレタン樹脂は、容易にガラス転移温度を−２０℃〜２０℃とすることができることから好ましく使用される。
【００３５】
本発明の中間転写部材では、この塗膜層２０２の抵抗値を調整することにより、部材の抵抗値を中間転写部材として好適な１０１１〜１０１４Ω・ｃｍの中抵抗領域に調節することができる。この場合、塗膜層２０２に適宜に導電剤を添加して塗膜層２０２の抵抗を調整し、これにより部材の抵抗値を上記中抵抗領域に調節してもよいが、本発明にあっては、塗膜層２０２を形成する上記ウレタン樹脂とてして体積固有抵抗が１０１３〜１０１６Ω・ｃｍのものを用いることにより、塗膜層２０２に導電剤を配合することなく部材の抵抗値を上記中抵抗領域に調整することが好ましい。これにより、容易に部材の抵抗値を上記中抵抗領域に調整することができるものである。
【００３６】
即ち、塗膜層２０２の厚さは、中間転写部材の硬度を高くしたくないこと及び経済性の観点から、通常数十μｍ程度とされ、厚さ数十μｍの塗膜層で部材の抵抗値を上記中抵抗領域に調節するには、上述した導電性ゴム層の好ましい抵抗値との関係から塗膜層２０２の抵抗値を１０１３〜１０１６Ω・ｃｍにすることが適当である。この場合、樹脂材料を用いて１０１３〜１０１６Ω・ｃｍの塗膜層を設計するには、抵抗値の高い樹脂を選択してカーボン等の導電剤で抵抗値を下げる方法が一般的であるが、導電剤が均一に分散した塗料の調製、及び導電剤が均一に分散した塗膜の形成方法は、必ずしも容易ではなく、ぱらつきなく均一な抵抗を有する塗膜層を得ることは困難である。しかしながら、本発明で塗膜層２０２の主材として用いられるウレタン樹脂は、樹脂自体の体積固有抵抗を１０１３〜１０１６Ω・ｃｍとすることが可能であり、この樹脂を用いて導電剤を配合することなしに塗膜層２０２を形成することにより、導電剤が均一に分散した塗料の調製、及び導電剤が均一に分散した塗膜の形成といった煩雑で困難な操作を要することなく、容易に部材の抵抗値を中抵抗領域に調整することができるものである。
【００３７】
この場合、ウレタン樹脂には、種々の抵抗値を有するものであるが、上述したポリエステル系ウレタン樹脂、この中でも特に、フタル酸及び／又はイソフタル酸を含むものは、体積固有抵抗が１０１３〜１０１６Ω・ｃｍの範囲にあり、上記抵抗値の調整にも好適に用いられるものである。また、ポリオレフィン系及び水添ポリオレフィン系ウレタン樹脂は、ポリイソシアネート化合物を適宜選択することにより体積固有抵抗を１０１３〜１０１６Ω・ｃｍに調整できる点から好ましく用いられる。
【００３８】
上記塗膜層２０２には、上記ウレタン樹脂をバインダーとして種々の添加剤を配合することができ、例えば、更なる摩擦抵抗の低減、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。
【００３９】
この塗膜層２０２の形成方法は、特に制限されないが、ウレタン樹脂及びその他の添加剤等を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。
【００４０】
なお、塗膜層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。
【００４１】
本発明の中間転写部材は、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が、本発明においては、特に、ベルト状とした場合に本発明の効果が顕著なものとなり好ましく採用される。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。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の中間転写部材は、塗膜層が導電性ゴム層の弾性変形に良好に追随してクラックや剥離の発生を確実に防止し得、感光体の汚染防止、トナー付着防止、摩擦係数の低減化等の機能を十分に発揮することができ、長期に亘って良好な画像を確実に得ることができるものである。従って、上記中間転写部材を用いた本発明の画像形成装置は、長期に亘って良好な画像を確実に得ることができるものである。
【００４３】
【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。
【００４４】
［実施例１］
マンドレル上に織布を巻き付け、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。
【００４５】
次に、ポリオール化合物として、ポリエステル系ウレタンポリマーである「ニッポラン３１２４」（日本ポリウレタン社製、固形分５０重量％）、ポリイソシアネート化合物としてトリレンジイソシアネート変性物である「コロネート−Ｌ」（日本ポリウレタン社製、固形分７５％）、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３０μｍの塗膜層（ウレタン樹脂塗膜層）を形成し、１４０℃で３０分間乾燥硬化させ、３２．５℃、８５％の高温高湿下に１日放置した後、常温常湿に戻すことにより、表面に塗膜層を有する中間転写ベルトを得た。この場合、塗膜層を形成するウレタン樹脂の溶剤不溶率は８４．６％、ＮＣＯ／ＯＨモル比は４．８であった。なお、溶剤不溶率は、溶剤としてメチルエチルケトンに対するものである（以下の例において同様）。
【００４６】
塗料組成
ニッポラン３１２４ ２５．０ｇ
コロネート−Ｌ １．６７ｇ
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） ５０．０ｇ
【００４７】
［実施例２］
ポリイソシアネート化合物として用いた「コロネート−Ｌ」（日本ポリウレタン社製、固形分７５％）の配合量を下記の下記の通り変更した以外は実施例１と同様の中間転写ベルトを作成した。この場合、塗膜層を形成するウレタン樹脂の溶剤不溶率は９５．１％、ＮＣＯ／ＯＨモル比は１９．２であった。
【００４８】
塗料組成
ニッポラン３１２４ ２５．０ｇ
コロネート−Ｌ ６．６８ｇ
ポリテトラフルオロエチレン粉末（ＰＴＦＥ粉末） ５．０ｇ
ＭＥＫ ５０．０ｇ
【００４９】
［実施例３］
ポリイソシアネート化合物としてヘキサメチレンジイソシアナート変性物である「デュラネート２２Ａ−７５ＰＸ」（旭化成社製、固形分７５％）を用いて下記組成の塗料を作成した以外は、実施例１と同様に中間転写ベルトを作成した。この場合、塗膜層を形成するウレタン樹脂の溶剤不溶率は９１．２％、ＮＣＯ／ＯＨモル比は１８．０であった。
【００５０】
塗料組成
ニッポラン３１２４ ２５．０ｇ
デュラネート２２Ａ−７５ＰＸ ５．００ｇ
ＰＴＦＥ粉末 ５．０ｇ
ＭＥＫ ５０．０ｇ
【００５１】
［実施例４］
ポリオール化合物として「ＳＬ−０８６６」（住友バイエルウレタン社製、固形分３０％）を用いて下記組成の塗料を作成した以外は、実施例１と同様に中間転写ベルトを作成した。この場合、塗膜層を形成するウレタン樹脂の溶剤不溶率は９４．５％、ＮＣＯ／ＯＨモル比は１０．０であった。
【００５２】
塗料組成
ＳＬ−０８６６ ２５．０ｇ
コロネート−Ｌ ５．００ｇ
ＰＴＦＥ粉末 ５．０ｇ
ＭＥＫ ５０．０ｇ
【００５３】
［比較例１］
実施例１と同じニッポラン３１２４とコロネート−Ｌを用いて下記組成の塗料を作成した。この場合、塗膜層を形成するウレタン樹脂の溶剤不溶率は２０．３％、ＮＣＯ／ＯＨモル比は１．１であった。
【００５４】
塗料組成
ニッポラン３１２４ ２５．０ｇ
コロネート−Ｌ ０．３８ｇ
ＰＴＦＥ粉末 ５．０ｇ
ＭＥＫ ５０．０ｇ
【００５５】
上記各中間転写部材につき、以下の試験を行った。結果を表１に示す。
感光体汚染試験
感光ドラムの両端部にそれぞれ５００ｇずつ荷重をかけてベルトに押し付け、３週間放置した後、感光ドラムからベルトを引き離し、感光ドラム表面の汚染状態を観察した。
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、１００００枚印刷後の画像試験を行った。
なお、プリンターの条件は、以下の通りである。
感光体電位： −５５０Ｖ
トナー： 非磁性１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
【００５６】
【表１】
【００５７】
表１に示されているように、本発明にかかる実施例１〜４の中間転写ベルトは、１００００枚印刷した後であってもベルト表面に亀裂が発生することなく、良好な転写性能を維持し得、良好な画像を長期に亘って得られることが確認された。これに対して、溶剤不溶率が小さい比較例の中間転写ベルトは、ベルト表面のタックが大きくトナー付着不良、摩擦係数が大きくなり、転写不良となることが確認された。
【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。
【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 塗膜層
【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自己の表面に転写保持し、これを上記記録媒体へと転写する中間転写部材、及びこれを具備した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色のブラックカラ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塗膜層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、上記塗膜層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、樹脂材料を上記塗膜層２０２として用いる場合、一般の樹脂材料はゴム材料と比較して硬く、ゴムの弾性変形に追随しにくいために、ゴム状弾性体層２０１からの剥離が生じたり、塗膜層２０２にクラックが発生する場合があり、長期使用に耐え得ない。この場合、軟質の樹脂材料を用いることも考えられるが、軟質の樹脂材料は、塑性変形が大きく、また粘着性や摩擦係数が大きく、中間転写部材の塗膜層２０２としては使用できない。
【００１５】
更に、上記塗膜層２０２で部材の抵抗値を調整する場合、一般の樹脂材料は体積固有抵抗が高すぎるために、通常カーボン等の導電剤の添加で抵抗値を下げる必要があり、導電剤が均一に分散した塗料の調製工程、及び導電剤が均一に分散した塗膜の形成工程といった、煩雑な工程を要することとなり、これが製造効率や製造コストの増加をもたらす原因の１つとなっている。
【００１６】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、ゴム層に良好に追随し得、耐磨耗性が良く、抵抗調整が容易であり、感光体の汚染防止、トナー付着防止、摩擦係数の低減化等の機能を満足し、長期耐久性に優れる塗装層を備えた中間転写部材、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。
【００１７】
【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鋭意検討を行った結果、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を、導電性ゴム層の表面に塗膜層を形成して構成する場合に、前記塗膜層を、ポリオール化合物にポリイソシアネート化合物をＮＣＯ／ＯＨモル比で過剰に添加して硬化せしめたウレタン樹脂を主成分とし、かつウレタン樹脂成分の溶剤不溶率が７０％以上である塗膜層とすることにより、導電性ゴム層の弾性変形に良好に追随してクラックの発生を確実に防止し得ると共に、感光体の汚染防止、トナーの付着防止、摩擦係数の低減化等の機能を合わせ持つ塗膜層が得られ、長期に亘って良好な画像を確実に得ることができる中間転写部材が得られることを見出し、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塗膜層とを具備してなり、前記塗膜層が、ポリオール化合物にポリイソシアネート化合物をＮＣＯ／ＯＨモル比で過剰に添加して硬化せしめたウレタン樹脂を主成分とする塗膜であり、かつウレタン樹脂成分の溶剤不溶率が７０％以上であることを特徴とする中間転写部材を提供する。
【００１９】
また、本発明は、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、上記本発明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を提供する。
【００２０】
なお、上記ウレタン樹脂成分の溶剤不溶率は、塗膜層中のウレタン樹脂成分の溶剤浸漬前重量をＡ、塗膜を溶剤中に２５℃，２４時間浸漬した後の該塗膜層中の残存ウレタン樹脂成分重量をＢとし、溶剤不溶率（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００の計算式で算出したものである。
【００２１】
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の表面に塗膜層２０２を形成したものであり、本発明では、前記塗膜層２０２を、ポリオール化合物に過剰のイソシアネート化合物を添加し硬化して得られる溶剤不溶率７０％以上のウレタン樹脂を用いて形成したものである。
【００２２】
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を添加して導電性を付与した弾性体を用いることができる。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ＮＢＲ、ウレタンゴム、ＡＣＲ、ＥＣＯ、及びこれらとＥＰＤＭ等の他のゴムとのブレンド物が、上記塗膜層２０２を構成するウレタン樹脂との接着性の点で好ましく用いられる。
【００２３】
また、この導電性ゴム層２０１に添加される導電剤としては、イオン導電剤及び電子導電剤が例示される。イオン導電剤としては、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等の過塩素酸塩，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，スルフォン酸塩等が挙げられる。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、銅等の金属等を例示することができる。
【００２４】
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。
【００２５】
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、この場合織布や不織布からなる繊維層や補強用の糸材料を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。
【００２６】
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補強用の繊維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。
【００２７】
次に、この導電性ゴム層２０１上に形成される上記塗膜層２０２は、上述のように、ポリオール化合物に過剰のイソシアネート化合物を添加し硬化して得られる溶剤不溶率が７０％以上としたウレタン樹脂を主材として形成されるものである。
【００２８】
本発明で用いられるポリオール化合物は、１分子中に２個以上の水酸基を持つ化合物であり、一般にポリウレタンの原料として使用されるポリオール化合物を好ましく用いることができる。具体的には、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィンポリオール、水添ポリオレィンポリオール、ポリマーポリオール、シリコーンポリオール等が挙げられる。更に、これらのポリオール化合物をポリイソシアネート化合物で鎖延長した水酸基が残ったプレポリマーや鎖延長が進んで樹脂状になった水酸基が残ったポリマーを挙げることができる。この場合、特に制限されるものではないが、ポリエステルポリオール及びそれから得られる水酸基が残ったプレポリマーやポリマーは、力学強度や電気特性が良好なウレタン樹脂が得られる点で好ましい。これらの中でも、ポリマーで水酸基を含有しているものは、高伸張、高強度のものが得られるので、導電性ゴム層に良好に追随し、摩耗にも強い点から特に好ましい。この例としては、塗料原料において一液溶媒乾固型ポリウレタン樹脂と称するもので、水酸基を含有するものが挙げられる。
【００２９】
本発明で用いられるポリイソシアネート化合物は、一般的に、ウレタン樹脂の原料として使用されるポリイソシアネートを用いることができる。具体的には、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート等が挙げられる。これらの中でも、芳香族ポリイソシアネートが力学強度や電気特性が良好である点から好ましい。好ましい芳香族ポリイソシアネートの例としては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート及びそれらの誘導体が挙げられる。
【００３０】
本発明では、上記ポリオール化合物にこのポリイソシアートをＮＣＯ／ＯＨモル比で過剰に添加することり上記ウレタン樹脂を調製するものである。この場合、上記ポリオール化合物のＯＨ基に対する上記ポリイソシアネート化合物のＮＣＯ基のモル比率は、好ましくは２．５〜３０であり、更に好ましくは、３〜２０である。ＮＣＯ基／ＯＨ基が上記範囲よりも小さくなると力学特性と電気特性を満足したウレタン樹脂が十分に得られない場合があり、一方ＮＣＯ基／ＯＨ基が上記範囲を超えると結合していないポリイソシアネート化合物が充填剤となって硬くなる場合があり、また、ポリイソシアネート化合物と水分が反応した複雑な物質が生成し、電気特性が定まらなくなる場合がある。
【００３１】
本発明では、上記ウレタン樹脂の溶剤不溶率が７０％以上に調製されるものであり、特に、溶剤不溶率８０％以上にすることが好適である。上記溶剤不溶率が７０％より低いと、力学的耐久性が不充分となり、トナーやクリーニングローラ、クリーニングブレード、感光体、紙等の他の部材との摩擦によって削られ、画像が不均一となってしまう。このように溶剤不溶率の高いウレタン樹脂は、ポリオール化合物に対してＮＣＯ／ＯＨモル比で過剰量のポリイソシアネート化合物を添加することにより得ることができる。
【００３２】
ここで、本発明における上記溶剤不溶率は、塗膜層中のウレタン樹脂成分の溶剤浸漬前重量をＡ、塗膜を溶剤中に２５℃，２４時間浸漬した後の該塗膜層中の残存ウレタン樹脂成分重量をＢとし、溶剤不溶率（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００の計算式で算出したものである。
【００３３】
この場合、溶剤不溶率を算出する場合に用いられる溶剤については、各ウレタン樹脂の未硬化成分を抽出するのに適したものが適宜選定され、例えば、ポリエーテル系及びポリエステル系のウレタン樹脂に対しては、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）が好ましく、ポリオレフィン系のウレタン樹脂に対しては、トルエンが好ましく用いられる。
【００３４】
この塗膜層２０２を形成するウレタン樹脂としては、特に制限されるものではないが、ガラス転移温度が−２０℃〜２０℃であるポリエステル系のウレタン樹脂が好ましく用いられる。この場合、ポリエステル系ウレタン樹脂のガラス転移温度が上記範囲を逸脱すると、本発明の目的が達成することができない場合がある。即ち、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真画像形成装置における中間転写部材は、通常１０〜３０℃程度の温度環境下で使用されるがこととなるが、この場合上記塗膜層２０２を形成するポリエステル系ウレタン樹脂のガラス転移温度−２０℃よりも低いと、上記使用温度領域において分子の凝集が弱いために伸びや強度が不十分となり、感光体に対する摩擦抵抗が大きくなり過ぎたり、塗膜層がトナーによって磨耗するなどという問題を生じることとなる。一方、ガラス転移温度が２０℃を超えると、上記使用温度領域において樹脂は硬くなり過ぎて感光体を傷つけたり、上記導電性ゴム層２０１の弾性変形に追随し得ずに塗膜層２０２が剥離したり、塗膜層２０２にクラックが発生するなどの不都合を生じることとなる。特に、フタル酸及び／又はイソフタル酸を含むウレタン樹脂は、容易にガラス転移温度を−２０℃〜２０℃とすることができることから好ましく使用される。
【００３５】
本発明の中間転写部材では、この塗膜層２０２の抵抗値を調整することにより、部材の抵抗値を中間転写部材として好適な１０１１〜１０１４Ω・ｃｍの中抵抗領域に調節することができる。この場合、塗膜層２０２に適宜に導電剤を添加して塗膜層２０２の抵抗を調整し、これにより部材の抵抗値を上記中抵抗領域に調節してもよいが、本発明にあっては、塗膜層２０２を形成する上記ウレタン樹脂とてして体積固有抵抗が１０１３〜１０１６Ω・ｃｍのものを用いることにより、塗膜層２０２に導電剤を配合することなく部材の抵抗値を上記中抵抗領域に調整することが好ましい。これにより、容易に部材の抵抗値を上記中抵抗領域に調整することができるものである。
【００３６】
即ち、塗膜層２０２の厚さは、中間転写部材の硬度を高くしたくないこと及び経済性の観点から、通常数十μｍ程度とされ、厚さ数十μｍの塗膜層で部材の抵抗値を上記中抵抗領域に調節するには、上述した導電性ゴム層の好ましい抵抗値との関係から塗膜層２０２の抵抗値を１０１３〜１０１６Ω・ｃｍにすることが適当である。この場合、樹脂材料を用いて１０１３〜１０１６Ω・ｃｍの塗膜層を設計するには、抵抗値の高い樹脂を選択してカーボン等の導電剤で抵抗値を下げる方法が一般的であるが、導電剤が均一に分散した塗料の調製、及び導電剤が均一に分散した塗膜の形成方法は、必ずしも容易ではなく、ぱらつきなく均一な抵抗を有する塗膜層を得ることは困難である。しかしながら、本発明で塗膜層２０２の主材として用いられるウレタン樹脂は、樹脂自体の体積固有抵抗を１０１３〜１０１６Ω・ｃｍとすることが可能であり、この樹脂を用いて導電剤を配合することなしに塗膜層２０２を形成することにより、導電剤が均一に分散した塗料の調製、及び導電剤が均一に分散した塗膜の形成といった煩雑で困難な操作を要することなく、容易に部材の抵抗値を中抵抗領域に調整することができるものである。
【００３７】
この場合、ウレタン樹脂には、種々の抵抗値を有するものであるが、上述したポリエステル系ウレタン樹脂、この中でも特に、フタル酸及び／又はイソフタル酸を含むものは、体積固有抵抗が１０１３〜１０１６Ω・ｃｍの範囲にあり、上記抵抗値の調整にも好適に用いられるものである。また、ポリオレフィン系及び水添ポリオレフィン系ウレタン樹脂は、ポリイソシアネート化合物を適宜選択することにより体積固有抵抗を１０１３〜１０１６Ω・ｃｍに調整できる点から好ましく用いられる。
【００３８】
上記塗膜層２０２には、上記ウレタン樹脂をバインダーとして種々の添加剤を配合することができ、例えば、更なる摩擦抵抗の低減、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。
【００３９】
この塗膜層２０２の形成方法は、特に制限されないが、ウレタン樹脂及びその他の添加剤等を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。
【００４０】
なお、塗膜層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。
【００４１】
本発明の中間転写部材は、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が、本発明においては、特に、ベルト状とした場合に本発明の効果が顕著なものとなり好ましく採用される。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。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の中間転写部材は、塗膜層が導電性ゴム層の弾性変形に良好に追随してクラックや剥離の発生を確実に防止し得、感光体の汚染防止、トナー付着防止、摩擦係数の低減化等の機能を十分に発揮することができ、長期に亘って良好な画像を確実に得ることができるものである。従って、上記中間転写部材を用いた本発明の画像形成装置は、長期に亘って良好な画像を確実に得ることができるものである。
【００４３】
【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。
【００４４】
［実施例１］
マンドレル上に織布を巻き付け、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。
【００４５】
次に、ポリオール化合物として、ポリエステル系ウレタンポリマーである「ニッポラン３１２４」（日本ポリウレタン社製、固形分５０重量％）、ポリイソシアネート化合物としてトリレンジイソシアネート変性物である「コロネート−Ｌ」（日本ポリウレタン社製、固形分７５％）、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３０μｍの塗膜層（ウレタン樹脂塗膜層）を形成し、１４０℃で３０分間乾燥硬化させ、３２．５℃、８５％の高温高湿下に１日放置した後、常温常湿に戻すことにより、表面に塗膜層を有する中間転写ベルトを得た。この場合、塗膜層を形成するウレタン樹脂の溶剤不溶率は８４．６％、ＮＣＯ／ＯＨモル比は４．８であった。なお、溶剤不溶率は、溶剤としてメチルエチルケトンに対するものである（以下の例において同様）。
【００４６】
塗料組成
ニッポラン３１２４ ２５．０ｇ
コロネート−Ｌ １．６７ｇ
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） ５０．０ｇ
【００４７】
［実施例２］
ポリイソシアネート化合物として用いた「コロネート−Ｌ」（日本ポリウレタン社製、固形分７５％）の配合量を下記の下記の通り変更した以外は実施例１と同様の中間転写ベルトを作成した。この場合、塗膜層を形成するウレタン樹脂の溶剤不溶率は９５．１％、ＮＣＯ／ＯＨモル比は１９．２であった。
【００４８】
塗料組成
ニッポラン３１２４ ２５．０ｇ
コロネート−Ｌ ６．６８ｇ
ポリテトラフルオロエチレン粉末（ＰＴＦＥ粉末） ５．０ｇ
ＭＥＫ ５０．０ｇ
【００４９】
［実施例３］
ポリイソシアネート化合物としてヘキサメチレンジイソシアナート変性物である「デュラネート２２Ａ−７５ＰＸ」（旭化成社製、固形分７５％）を用いて下記組成の塗料を作成した以外は、実施例１と同様に中間転写ベルトを作成した。この場合、塗膜層を形成するウレタン樹脂の溶剤不溶率は９１．２％、ＮＣＯ／ＯＨモル比は１８．０であった。
【００５０】
塗料組成
ニッポラン３１２４ ２５．０ｇ
デュラネート２２Ａ−７５ＰＸ ５．００ｇ
ＰＴＦＥ粉末 ５．０ｇ
ＭＥＫ ５０．０ｇ
【００５１】
［実施例４］
ポリオール化合物として「ＳＬ−０８６６」（住友バイエルウレタン社製、固形分３０％）を用いて下記組成の塗料を作成した以外は、実施例１と同様に中間転写ベルトを作成した。この場合、塗膜層を形成するウレタン樹脂の溶剤不溶率は９４．５％、ＮＣＯ／ＯＨモル比は１０．０であった。
【００５２】
塗料組成
ＳＬ−０８６６ ２５．０ｇ
コロネート−Ｌ ５．００ｇ
ＰＴＦＥ粉末 ５．０ｇ
ＭＥＫ ５０．０ｇ
【００５３】
［比較例１］
実施例１と同じニッポラン３１２４とコロネート−Ｌを用いて下記組成の塗料を作成した。この場合、塗膜層を形成するウレタン樹脂の溶剤不溶率は２０．３％、ＮＣＯ／ＯＨモル比は１．１であった。
【００５４】
塗料組成
ニッポラン３１２４ ２５．０ｇ
コロネート−Ｌ ０．３８ｇ
ＰＴＦＥ粉末 ５．０ｇ
ＭＥＫ ５０．０ｇ
【００５５】
上記各中間転写部材につき、以下の試験を行った。結果を表１に示す。
感光体汚染試験
感光ドラムの両端部にそれぞれ５００ｇずつ荷重をかけてベルトに押し付け、３週間放置した後、感光ドラムからベルトを引き離し、感光ドラム表面の汚染状態を観察した。
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、１００００枚印刷後の画像試験を行った。
なお、プリンターの条件は、以下の通りである。
感光体電位： −５５０Ｖ
トナー： 非磁性１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
【００５６】
【表１】
表１に示されているように、本発明にかかる実施例１〜４の中間転写ベルトは、１００００枚印刷した後であってもベルト表面に亀裂が発生することなく、良好な転写性能を維持し得、良好な画像を長期に亘って得られることが確認された。これに対して、溶剤不溶率が小さい比較例の中間転写ベルトは、ベルト表面のタックが大きくトナー付着不良、摩擦係数が大きくなり、転写不良となることが確認された。
【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。
【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 塗膜層
Claims (8)
- 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塗膜層とを具備してなり、前記塗膜層が、ポリオール化合物にポリイソシアネート化合物をＮＣＯ／ＯＨモル比で過剰に添加して硬化せしめたウレタン樹脂を主成分とする塗膜であり、かつウレタン樹脂成分の溶剤不溶率が７０％以上であることを特徴とする中間転写部材。
- 上記ポリオール化合物のＯＨ基に対するポリイソシアネート化合物のＮＣＯ基のモル比率が２．５〜３０である請求項１記載の中間転写部材。
- 上記塗膜層中のウレタン樹脂が、ポリエーテル系又はポリエステル系のウレタン樹脂であり、かつメチルエチルケトン溶剤に対する溶剤不溶率が７０％以上である請求項１又は２記載の中間転写部材。
- 上記塗膜中のウレタン樹脂が、ポリオレフィン系のウレタン樹脂であり、かつトルエン溶剤に対する溶剤不溶率が７０％以上である請求項１又は２記載の中間転写部材。
- 上記ポリオール化合物が、ポリエステル系のポリオール、プレポリマー又はポリマーである請求項１〜３のいずれか１項に記載の中間転写部材。
- 上記塗膜層が、導電剤を含まない体積固有抵抗１０１３〜１０１６Ω・ｃｍのものである請求項１〜５のいずれか１項に記載の中間転写部材。
- ベルト状のものである請求項１〜６のいずれか１項に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１〜７のいずれか１項に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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