JP4175512B2 - 中間転写体とその製造方法及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Description
[中間転写装置説明]
中間転写体の代表例として中間転写ベルトを用いて説明する。
図1は、1個の感光ドラムを使ったリボルバ型カラー電子写真装置の概略構成図である。
本発明の中間転写体は、中性又は塩基性のカーボンブラックと下記〔 〕内から選ばれる少なくとも1の水溶性樹脂とバインダー樹脂を含んだ層を有し、前記カーボンブラックと前記水溶性樹脂との含有比率が3:1〜10:1(重量比)の範囲にあることを特徴とする。〔アクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−マレイン酸エステル−無水マレイン酸共重合体、ポリビニルピロリドン〕
カーボンブラックは、各種の炭化水素又は炭素を含む化合物を不完全燃焼して得られる微細な球状粒子の集合体と定義され、化学組成が炭素98%以上の、限りなく純粋に近い炭素材料の総称である。
カーボンブラックをゴムや樹脂、塗料やインキのビヒクルに配合、分散させ補強性や黒色度、導電性などの機能を付与する際重要な因子は、粒子径とストラクチャー、それに粒子表面の物理化学的性質であり、これを通常カーボンブラックの三大特性と呼んでおり、これらの組み合わせで種々のカーボンブラックが製造されている。
1.粒子径:粒子径と表面積
2.ストラクチャー:DBP給油量(ml/100g)とストラクチャー指数
3.表面の化学的特性:揮発分(%)とpH
である。
(1)カーボンブラックのpHが中性もしくはアルカリ性のカーボンブラックを用いること
(2)カーボンブラックの分散剤として含有される水溶性樹脂の重量平均分子量を3000〜30000の範囲とすること、より好ましくは5000〜15000の範囲にあること
によって、抵抗均一性が高く、しかも分散安定性が良好な成膜液組成物を作成できることを見い出し本発明に至った。
カーボンブラックを酸化剤で処理すると、粒子表面の縮合芳香族環へカルボキシル基やフェノール性水酸基が導入される。
カーボンブラックは通常のアニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤等により分散することが出来る。
カーボンブラックは高分子分散剤の立体障害反発による分散が可能である。
カーボンブラックを樹脂により被覆し溶剤中に分散するもの、または、樹脂にカーボンブラックが含浸されたもの、即ち、表層もしくは内部、あるいは全体にカーボンブラックが存在するものがある。その特徴は、分散安定性、表面濡れ性、レオロジー特性、電気特性などの特性を改良することが出来る。特に、分散安定性では、グラフト鎖の良溶媒中への分散性(分散媒中への易分散性と分散後の安定性)が著しく向上し、また、電気特性では、カーボンブラック粒子がポリマーマトリックス中へ容易に、しかも均一に分散するので、広い面積にわたって一定の抵抗値が得られるという特徴がある。
カーボンブラックのグラフト化処理は、グラフト機構に基づいて次の様に分類できる。
(a)カーボンブラック表面へのグラフト重合
カーボンブラックの存在下で、重合開始剤を用いてビニルモノマーの重合を行い、系内で生成する生長ポリマー鎖を粒子表面で捕捉する方法である。
(b)カーボンブラック表面からのグラフト重合
カーボンブラック表面へ導入した重合開始基からグラフト鎖を生長させる方法である。
(c)カーボンブラック表面とポリマーとのグラフト反応
カーボンブラック表面の官能基と反応性ポリマーとの反応による方法である。
このうち、aの方法は最も簡単に行なうことができるが、非グラフトポリマーの生成が優勢に起こるため、グラフト率の大きなものを得ることができない。これに対して、bの系では、カーボンブラック表面からポリマー(グラフト鎖)が外へ向かって生長するので、グラフト率の大きなものが得られるという特徴がある。更に、cの方法によると、グラフト鎖の分子量や数を制御できるという大きな特徴があり、グラフト率も比較的大きなものが得られる。
オゾン処理やプラズマ処理によるカーボンブラック表面の酸化処理方法であり、カーボンブラックにプラズマ照射することでプラズマの高エネルギーによってカーボンブラック表面に水酸基やカルボキシル基を付けることが出来る。
1.表面酸化処理
カーボンブラックを酸化剤で処理すると、粒子表面の縮合芳香族環へカルボキシル基やフェノール性水酸基が導入される。更に、カーボンブラック表面の縮合芳香族環は、次の様々な試薬と反応し、粒子表面への多彩な官能基の導入が可能となっている。
アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤の種類としては次のような構造のものが使用できる。
好ましい界面活性剤としては界面ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ジアルキルスルホ琥珀酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロック共重合体、アセチレングリコール系界面活性剤が挙げられる。より具体的にはアニオン系界面活性剤としてはポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩(II)、及び/または炭素鎖が5〜7の分岐したアルキル鎖を有するジアルキルスルホ琥珀酸(III)を用いることでカーボンブラックの分散安定性が選られる。
M:アルカリ金属イオン、第4級アンモニウム、第4級ホスホニウム、アルカノールアミン
M:アルカリ金属イオン、第4級アンモニウム、第4級ホスホニウム、アルカノールアミン、さらに、本発明の界面活性剤の対イオンとしてリチウムイオン及び第4級アンモニウム、第4級ホスホニウムを用いることにより界面活性剤が優れた溶解安定性を示す。
本発明においては、前記カーボンブラックと前記有機極性溶媒との親和性を高めるために分散剤をさらに添加することができる。分散剤としては、本発明の目的にかなうものであれば特に限定されないが、例えば高分子分散剤が挙げられる。高分子分散剤としては、ポリ(N−ビニル−2−ピロリドン)、ポリ(N,N’−ジエチルアクリルアジド)、ポリ(N−ビニルホルムアミド)、ポリ(N−ビニルアセトアミド)、ポリ(N−ビニルフタルアミド)、ポリ(N−ビニルコハク酸アミド)、ポリ(N−ビニル尿素)、ポリ(N−ビニルピぺリドン)、ポリ(N−ビニルカプロラクタム)、ポリ(N−ビニルオキサゾリン)等が挙げられ、単独又は複数の高分子分散剤を添加することができる。また、この他に本発明の目的の範囲内で、高分子材料、界面活性剤、無機塩剤の分散安定化剤を用いることもできる。
表面への官能基導入
カーボンブラック表面に存在するフェノール性水酸基やカルボキシル基は、そのままグラフト反応の足場として利用できるが、これをベースとして、より反応性の高い官能基に変換すると、様々なポリマーのグラフト反応へ活用できる。
カーボンブラックの存在下で、ビニルモノマーのラジカル重合を行なうと、生成するポリマーの一部が粒子表面へグラフトする。
a.ラジカル重合
i.ペルオキシド及びペルオキシエステル基
ii.アゾ基
b.カチオングラフト重合
i.アシリウムパークロレート基
ii.クロルメチル基
iii.ベンジリウムパークロレート
c.アニオングラフト重合
i.カリウムカルボン酸塩基
ii.カーボンブラック/BuLi複合体(OLi基)
iii.アミノ基
a.反応性カーボンブラックとポリマーとの反応
b.カーボンブラックと反応性ポリマーとの反応
i.リビングポリマーとの反応
ii.末端イソシアナート基ポリマーとの反応
ポリイミドは、一般的には芳香族多価カルボン酸無水物或いはその誘導体と芳香族ジアミンとの縮合反応によって得られる。しかし、その剛直な主鎖構造により不溶、不融の性質を持つため、酸無水物と芳香族ジアミンからまず有機溶媒に可溶なポリアミック酸(又はポリアミド酸〜ポリイミド前駆体)を合成し、この段階で様々な方法で成型加工が行われ、その後加熱若しくは化学的な方法で脱水環化(イミド化)することでポリイミドが得られる。(化学反応式1参照)
ポリアミック酸の重合反応に使用される有機極性溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミドなどのホルムアミド系溶媒、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミドなどのアセトアミド系溶媒、N−メチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドンなどのピロリドン系溶媒、フェノール、o−、m−またはp−クレゾール、キシレノール、ハロゲン化フェノール、カテコールなどのフェノール系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン等のエーテル系溶媒、メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコール系溶媒、ブチルセロソルブ等のセロソルブ系あるいはヘキサメチルホスホルアミド、γ−ブチロラクトンなどをあげることができ、これらを単独或いは混合溶媒として用いるのが望ましい。溶媒は、ポリアミック酸を溶解するものであれば特に限定されないが、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンが特に好ましい。
それらは例えば、トレニース(東レ社製)、U−ワニス(宇部興産社製)、リカコート(新日本理化社製)、オプトマー(JSR社製)、SE812(日産化学社製)、CRC8000(住友ベークライト社製)等を代表的に挙げることが出来る。
具体的な例を挙げるならば、表面平坦性、レベリング性を向上させる目的で各種表面張力調節剤を添加することができる。これらの添加剤は一般的にはレベリング剤、消泡剤、塗膜欠陥改良剤として知られているものである。これらの中で特に好ましい添加剤はシリコーン系添加剤である。又、非シリコーン系添加剤でも、例えばグリセリン高級脂肪酸エステル類、高級アルコールホウ酸エステル類、含フッ素界面活性剤等が好適に用いられる。これらの添加量は0.001〜1%(対組成物重量)である。
更に滑り性を改良する目的で、固体潤滑剤、例えば二硫化モリブデン、グラファイド、窒化ホウ素、一酸化鉛、鉛粉などを一種以上添加することができる。
本発明の目的をそこなわない範囲で、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、着色剤などの通常の添加剤を一種以上添加することができる。
イミド化率の測定方法は種々知られており、9〜11ppm付近のアミド基に帰属される1Hと6〜9ppm付近の芳香環に帰属される1Hとの積分比から算出する核磁気共鳴分光法(NMR法)、フーリエ変換赤外分光法(FT−IR法)、イミド閉環に伴う水分を定量する方法、カルボン酸中和滴定法があるが、最も一般的にはフーリエ変換赤外分光法(FT−IR法)が用いられる。
イミド化率=(焼成段階でのイミド基のモル数)/(100%理論的にイミド化された場合のイミド基のモル数)×100
イミドの特性吸収の1つである725cm−1(イミド環C=O基の変角振動帯)とベンゼン環の特性吸収1,015cm−1との吸光度比
イミドの特性吸収の1つである1,380cm−1(イミド環C−N基の変角振動帯)とベンゼン環の特性吸収1,500cm−1との吸光度比
イミドの特性吸収の1つである1,720cm−1(イミド環C=O基の変角振動帯)とベンゼン環の特性吸収1,500cm−1との吸光度比
イミドの特性吸収の1つである1,720cm−1とアミド基の特性吸収1,670cm−1(アミド基N−H変角振動とC−N伸縮振動の間の相互作用)との吸光度比
等を用いてイミド化率を評価することが出来る。
ポリイミドは、一般的には芳香族多価カルボン酸無水物或いはその誘導体と芳香族ジアミンとの縮合反応によって得られる。(化学反応式2参照)
本発明の中間転写体の少なくとも表面に用いられるポリイミド変性シリコーン樹脂は、下記の一般式(8)で表すことが出来る。
H2N−R1−(−SiR2R3−O−)n−SiR4R5−R6−NH2
(R1、R6は2価の有機基、R2〜R5はアルキル基、フェニル基、又は置換フェニル基を示し、nは5〜50の整数を示す)
が一般式として示され、具体的には、ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ビス(10−アミノデカメチレン)テトラメチルジシロキサン、アミノプロピル末端基を有するジメチルシロキサン4量体、8量体、ビス(3−アミノフェノキシメチル)テトラメチルジシロキサン等が挙げられる。
ポリアミドイミドは分子骨格中に剛直なイミド基と柔軟性を付与するアミド基を有する樹脂であり、本発明に用いられるポリアミドイミドは一般的なものを使用することが出来る。
1.イソシアネート法〜酸無水物基を有する3価のカルボン酸の誘導体と芳香族イソシアネートより溶媒中で製造する方法(例えば特公昭44ー19274)
2.酸クロライド法〜酸無水物基を有する3価のカルボン酸の誘導体ハライド、最も代表的には前記誘導体クロライドとジアミンから溶媒中で製造する方法(例えば特公昭42ー15637)
が用いられる。各製造方法について説明する。
酸無水物基を有する3価のカルボン酸の誘導体としては、例えば、一般式(9)及び(10)で示す化合物を使用することができる。
これらは何れも使用することが出来るが最も代表的には無水トリメリット酸が用いられる。
又これらの酸無水物基を有する3価のカルボン酸の誘導体は、目的に応じて単独又は混合して用いられる。
酸無水物基を有する3価のカルボン酸の誘導体ハライドとしては、例えば一般式(12)及び(13)で示す化合物を使用することができる。
本発明者らは、カーボンブラックを使用した中間転写体形成用成膜液組成物において、成膜液の分散安定性と抵抗均一性を高める方法を鋭意検討したところ、カーボンブラックのpHが、分散安定性に影響を及ぼしていることを見いだし、カーボンブラックのpHが、中性もしくはアルカリ性の顔料を用いてインクを調整すると、室温及び60℃、3か月保存後も、経時変化は全く生じなかった。また、分散安定性の向上が抵抗均一性を良好にすることが分かった。
ファーネス・ブラック法は天然ガスや石油留分を原料として、高温雰囲気に保たれた密閉式反応炉中に、原料を噴霧し、熱分解するものである。
即ち、カーボンブラック試料1〜10gをビーカーに量り採り、試料1gにつき10mlの割合で水を加え、時計皿で覆い、15分間煮沸する(試料をぬれやすくするため、エタノール数滴を加えてもよい)。煮沸後室温まで冷却し、傾斜法又は遠心分離法によって上澄み液を除去して、泥状物を残す。この泥状物中にガラス電極pH計の電極を入れ、JISZ8802(pH測定法)によってpHを測定する。
この場合、電極の挿入位置により測定値が変化することがあるから、ビーカーを動かして電極の位置を変えて電極面の泥状面が十分に接触するように注意して量り、pH値が一定になったときの値を読む。
界面活性剤としては脂肪酸塩類、高級アルコール硫酸エステル塩類、液体脂肪油硫酸エステル塩類、アルキルアリルスルホン酸塩類等の陰イオン界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルエステル類、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル類等の非イオン性界面活性剤があり、これらの1種または2種以上を適宜選択して使用でき。その使用量は分散剤により異なるが、成膜液全量に体して0.01から5重量%が望ましい。
つまり、カーボンブラックに対して多量に余剰の水溶性樹脂が成膜液中に存在すると、成型加工時においてカーボンブラックの分散安定性とポリイミドの硬化に悪影響を与える原因となっていた。
溶解している水溶性樹脂とは、成膜液中において顔料に吸着していないで液媒体中に溶解した状態の樹脂を指す。
アミンあるいは塩基の量(g)=
樹脂の酸価×アミンあるいは塩基の分子量×樹脂量(g)/56000
このプレミキシング操作は、顔料表面の濡れ性を改善し、顔料表面への樹脂の吸着を促進するものである。
その中でも高速型のサンドミルが好ましく、たとえばスーパーミル、サンドグラインダー、ビーズミル、アジテータミル、グレンミル、ダイノーミル、パールミル、コボルミル(いずれも商品名)等が挙げられる。
カーボンブラックとしては、チャンネルブラックまたはファーネスブラックが好ましい。ファーネスブラックについては、酸化処理を施したものを用いると、溶媒への分散性が向上されるため、適宜酸化処理を行ったものが好ましい。さらに、酸化処理を施したファーネスブラックは、処理によってその表面に酸素を含有した官能基(カルボキシル基、ケトン基、ラクトン基、水酸基等)が付与されるため、極性溶媒との親和性がよく、かつ電気的負荷等によりカーボンブラック表面が酸化劣化を受け難くなる。そのようなカーボンブラックを半導電性ベルトに使用すると、導電経路の形成が起き難くなって、抵抗低下を防ぐことができる。
本発明のポリイミド樹脂組成物は、前記カーボンブラックを含有するポリアミド酸溶液を加熱して、溶媒の除去及びイミド転化反応を行うことにより得ることができる。本発明に用いるポリイミド樹脂は、公知のものを使用することができ、酸二無水物とジアミンを溶媒中で重合反応させて得られる。なかでも、芳香族ポリイミド樹脂は、得られるベルトの機械的強度や耐熱性、寸法安定性が良好であり好ましい。
以下、本発明のポリイミド樹脂組成物及び高制電性シームレスベルトの製造方法の一例を説明する。
まず、前記有機極性溶媒中にカーボンブラック及び適宜高分子分散剤を添加、分散してカーボンブラック分散液を調製する。
分散方法としては公知の方法が適用でき、ボールミル、サンドミル、バスケットミル、超音波分散等が挙げられる。
次に、前記カーボンブラック分散液に、前記酸二無水物及びジアミンを溶解し、混合・撹拌して重合反応を進行させ、ポリアミド酸溶液を得る。
溶媒の除去のための加熱温度は、適用した溶媒を蒸発させることができる温度であれば特に制限はなく適宜に設定できる。ポリアミド酸溶液中の溶媒が急激に蒸発するための微小ボイドの発生を防止するためには230℃以下が好ましく、加熱時間の短縮という観点から80℃以上が好ましい。加熱時間は加熱温度に応じて適宜設定され、通常、10〜60分程度である。
次いで、イミド転化反応完結や閉環水の除去のために、加熱する。通常、この時の加熱温度は上記溶媒蒸発温度以上から450℃以下、好ましくは250〜400℃、加熱時間は10〜60分である。
ポリイミド樹脂組成物を様々な形状の成形物にするには、各々公知の成形法を用いる。例えば、フィルムやベルト等の薄膜を得るには、ガラス板若しくは銅板等の平板、エンドレスベルト又は円筒状金型等に前記ポリアミド酸溶液を塗布等することにより被膜を形成した後、加熱による溶媒除去、イミド転化反応、閉環水除去を行うことにより、ポリイミド樹脂組成物からなるフィルムやベルトを得ることができる。
「カーボンブラックグラフトポリマー」とは、カーボンブラック部分に重合体部分がグラフト化された微粒子をいう。カーボンブラックグラフトポリマーは、カーボンブラックの一次粒子あるいは数個の凝集体に重合体がグラフト化されたものである。「グラフト化」に用いることができる付加反応には、求電子付加反応、ラジカル付加反応、求核付加反応、付加環化反応がある。
カーボンブラックに対して反応性を有する重合体は、例えばカーボンブラックの表面官能基と反応性を有する反応性基を有するものであれば良く、さらにこの反応性基としては、カーボンブラック表面に存在する官能基と反応して当該重合体のカーボンブラックへのグラフト化に寄与できるものであれば特に限定されるものではなく各種の反応性基を利用できる。
(顔料分散液の作成)
アクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸メチル共重合体 5部
(酸価80、平均分子量6700)
モノエタノールアミン 2部
イオン交換水 68部
N−メチルピロリドン 78部
上記成分を混合し、ウォーターバスで70℃に加温し、樹脂分を完全に溶解させる。この溶解にカーボンブラック(#45、pH8.0、三菱化成製)15部を加え、30分間プレミキシングをおこなった後、下記の条件で分散処理を行った。
分散機:サンドグラインダー(五十嵐機械製)
粉砕メディア:ガラスビーズ1mm径
粉砕メディアの充填率:60%(体積)
粉砕時間:3時間
さらに遠心分離処理(20000RPM、20分間)をおこない、粗大粒子を除去して分散液とした。
上記分散液 25部
N−メチルピロリドン 6部
ポリイミド樹脂(硬タイプ) 35部(固形分6.3部)
ポリイミド樹脂(軟タイプ) 35部(固形分6.3部)
シリコーン系レべリング剤 0.01部
上記成分を混合し、1時間撹拌し成膜液(A)を得た。この成膜液中の顔料と水溶性樹脂の比率は重量比で3:1であった。
(顔料分散液の作成)
スチレン−マレイン酸エステル−無水マレイン酸共重合体 2部
(酸価155、平均分子量13000)
アミノメチルプロパノール 1部
N−メチルピロリドン 82部
上記成分を混合し、ウォーターバスで70℃に加温し、樹脂分を完全に溶解させる。この溶液にカーボンブラック(リーガル660R、pH7.5、キャボット製)15部を加え、30分間プレミキシングをおこなった後、下記の条件で分散処理を行った。
分散機:パールミル(アシザワ製)
粉砕メディア:ガラスビーズ1mm径
粉砕メディアの充填率:50%(体積)
吐出速度:100ml/min.
さらに遠心分離処理(12000RPM、20分間)をおこない、粗大粒子を除去して分散液とした。
上記分散液 25部
N−メチルピロリドン 6部
ポリイミド樹脂(硬タイプ) 35部(固形分6.3部)
ポリイミド樹脂(軟タイプ) 35部(固形分6.3部)
シリコーン系レべリング剤 0.01部
上記成分を混合し、1時間撹拌し成膜液(B)を得た。この成膜液中の顔料と水溶性樹脂の比率は重量比で15:2であった。
実施例1の分散液において、アクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸メチル共重合体を14部、モリエタノールアミンを9.3部、N−メチルピロリドンを62.7部にした以外は実施例1と同様の処方にて成膜液(C)を得た。
この成膜液における顔料と水溶性樹脂の比率は重量比で1:1であった。
実施例2の分散液に含有される水溶性樹脂をスチレン−アクリル酸−アクリル酸ブチル共重合体(重量平均分子量2800、酸価115)に変えて同様の処方で成膜液(D)を得た。この成膜液における顔料と水溶性樹脂の比率は重量比で15:1であった。
AA−6(東亜合成(株)製、ポリメチルメタクリレートマクロマー)75部、スチレンモノマー(St)15部、イソプロペニルオキサゾリン(IPO)10部、および開始剤としてのアゾイソブチロニトリル(AIBN)3部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGM−Ac)100部に溶解させ、重合性単量体組成物(1)を得た。攪拌機、N2導入管、温度計、滴下漏斗を備え付けたセパラブルフラスコに、PGM−Ac50部を仕込み、80℃に昇温した。上記単量体組成物(1)を滴下漏斗に仕込み、80℃にて3時間かけて滴下を行ない、さらに2時間同温度にて重合後、120℃に昇温し、2時間熟成を行い、冷却し、重合体溶液(1)(不揮発分40%)を得た。
参考例1においてAA−6の代りにAA−714(東亜合成(株)製、メチルメタクリレート/ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体マクロマー)を用いた以外は参考例1と同様の操作を行い重合体溶液(2)(不揮発分40%)を得た。
温度計、攪拌羽根、冷却管を備え付けたセパラブルフラスコに、カーボンブラック(#45、pH8.0、三菱化成製)30部、参考例1で得られた重合体溶液(1)22.5部、PGM−Ac97.5部をそれぞれ仕込み分散させた。続いてジルコニア製ビーズ800部をフラスコ内に仕込んだ。回転数300rpmで攪拌しながら、100℃で2時間グラフト化反応を行なった。続いて反応内容物とジルコニア製ビーズを分離しカーボンブラックグラフトポリマー(1)を含む分散液(1)を得た。この分散液中の顔料と水溶性樹脂の比率は、重量比で10:3であった。
合成例1においてカーボンブラック(#45、pH8.0、三菱化成製)の代わりに(リーガル660R、pH7.5、キャボット製)、重合体溶液(1)22.5部、PGM−Ac97.5部の代わりに重合体溶液(2)25部、PGM−Ac82.5部とした以外は合成例1と同様の操作を行ないカーボンブラックグラフトポリマー(2)を含む分散液(2)を得た。この分散液中の顔料と水溶性樹脂の比率は、重量比で3:1であった。
合成例1で得られたカーボンブラックグラフトポリマー分散液(1)に下記成分を均一に混合し成膜液(E)を得た。
(成膜液の作成)
カーボンブラックグラフトポリマー分散液(1) 20部
N−メチルピロリドン 6部
ポリイミド樹脂(硬タイプ) 37部(固形分6.5部)
ポリイミド樹脂(軟タイプ) 37部(固形分6.5部)
シリコーン系レべリング剤 0.01部
合成例2で得られたカーボンブラックグラフトポリマー分散液(2)に下記成分を均一に混合し成膜液(F)を得た。
(成膜液の作成)
カーボンブラックグラフトポリマー分散液(2) 20部
ポリイミド樹脂(硬タイプ) 40部(固形分7.3部)
ポリイミド樹脂(軟タイプ) 40部(固形分7.3部)
シリコーン系レべリング剤 0.01部
合成例1において重合体溶液(1)22.5部の代わりに30部、PGM−Ac97.5部の代わりに90部とする以外は合成例1と同様の操作を行ないカーボンブラックグラフトポリマー(3)を含む分散液(3)を得た。この分散液中の顔料と水溶性樹脂の比率は、重量比で10:4であった。
カーボンブラックグラフトポリマー分散液(3)に下記成分を均一に混合し成膜液(G)を得た。
(成膜液の作成)
カーボンブラックグラフトポリマー分散液(3) 20部
N−メチルピロリドン 6部
ポリイミド樹脂(硬タイプ) 37部(固形分6.5部)
ポリイミド樹脂(軟タイプ) 37部(固形分6.5部)
シリコーン系レべリング剤 0.01部
合成例1において、重合体溶液(1)22.5部、PGM−Ac97.5部の代わりに重合体溶液(2)37.5部、PGM−Ac82.5部とした以外は合成例1と同様の操作を行ないカーボンブラックグラフトポリマー(4)を含む分散液(4)を得た。この分散液中の顔料と水溶性樹脂の比率は、重量比で2:1であった。
カーボンブラックグラフトポリマー分散液(4)に下記成分を均一に混合し成膜液(H)を得た。
(成膜液の作成)
カーボンブラックグラフトポリマー分散液(4) 20部
N−メチルピロリドン 6部
ポリイミド樹脂(硬タイプ) 37部(固形分6.5部)
ポリイミド樹脂(軟タイプ) 37部(固形分6.5部)
カーボンブラックのカプセル化処理では、特にアクリル系やポリエステル系の微粒子に顔料が含浸されたもの、即ち、表層もしくは内部、あるいは全体に顔料が存在するカプセル化したカーボンブラックを用いることが好ましい。より具体的には特開平2000−53898号公報に開示された方法により製造されたカーボンブラック微粒子が挙げられる。以下にこれに準じたその1例を示す。
攪拌翼、冷却管、窒素ガス導入管を取り付けた密閉可能な反応容器に、重合溶媒としてメチルエチルケトン20重量部、重合性不飽和モノマーとして下記の組成の初期仕込みモノマー及び重合連鎖移動剤を仕込み、窒素ガス置換を充分行った。
メタクリル酸メチル(モノマー) 12.8部
メタクリル酸2−ヒドロキシエチル(モノマー) 1.2部
メタクリル酸(モノマー) 2.9部
シリコーンマクロマー(チッソ(株)製 FM−0711) 2部
スチレンアクリルニトリルマクロマー(東亜合成(株)製 AN−6) 1部
メルカプトエタノール(重合連鎖移動剤) 0.3部
窒素雰囲気下、反応容器内の混合液を撹拌しながら65℃まで昇温させた。これとは別に、下記の滴下モノマモノマー及び重合連鎖移動剤とメチルエチルケトン60部と、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.2部とを混合し、充分窒素置換して得られた混合液を3時間かけて反応容器内に徐々に滴下した。
メタクリル酸メチル(モノマー) 51部
メタクリル酸2−ヒドロキシエチル(モノマー) 4.2部
メタクリル酸(モノマー) 11部
シリコーンマクロマー(チッソ(株)製 FM−0711) 8部
スチレンアクリルニトリルマクロマー(東亜合成(株)製 AN−6) 4部
メルカプトエタノール(重合連鎖移動剤) 1.2部
滴下が終了して2時間後、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.1重量部をメチルエチルケトン5重量部に溶解した溶液を加え、更に65℃で2時間、70℃で2時間熟成させることによりビニル系ポリマー溶液を得た。
得られたビニル系ポリマー溶液の一部を、減圧下、105℃で2時間乾燥させ、完全に溶媒を除去することによって単離した。重量平均分子量は約10,000、Tg180℃であった。
カプセル化カーボンブラック分散液(1)においてビニル系ポリマー3gの代わりに5gとする以外は前記と同様の操作を行いカプセル化カーボンブラック分散液(2)を得た。この分散液中の顔料と水溶性樹脂の比率は、重量比で2:1であった。
カプセル化カーボンブラック分散液(1)に下記成分を均一に混合し成膜液(I)を得た。
(成膜液の作成)
カプセル化カーボンブラック分散液(1) 35部
ポリイミド樹脂(硬タイプ) 32.5部(固形分5.8部)
ポリイミド樹脂(軟タイプ) 32.5部(固形分5.8部)
シリコーン系レべリング剤 0.01部
カプセル化カーボンブラック分散液(2)に下記成分を均一に混合し成膜液(J)を得た。
(成膜液の作成)
カプセル化カーボンブラック分散液(2) 35部
ポリイミド樹脂(硬タイプ) 32.5部(固形分5.8部)
ポリイミド樹脂(軟タイプ) 32.5部(固形分5.8部)
シリコーン系レべリング剤 0.01部
1.成膜液の保存安定性評価
実施例と比較例の各性膜液を60℃で4週間保存した後、粘度と保存瓶の底に付着した沈殿物の量を目視にて観察した。
A;沈殿物が見られない。
B;瓶の底にわずかに沈殿物が見られるが、実用的には問題がない。
C;沈殿物がはげしく生じている。
評価結果を、表2に示した。
実施例と比較例の各成膜液を、内表面の表面粗さRaが0.2μmに鏡面仕上げされた内径300mm、長さ500mmの円筒状金型の内面に、ディスペンサーを介して400μmの厚さに塗布し、1800rpmで15分間回転させて均一な膜厚を有する被膜層とした後、250rpmで回転させながら、金型の外側より60℃の熱風を30分間あて、150℃で60分間加熱した後、室温まで冷却した。前記金型内面より、自己支持できるまで硬化したポリアミド酸ベルトを該ベルト端部に空気を圧送することによって剥離し、表面粗さRaが1.8μmの金属製シリンダの外面に差し替えた後、3℃/分の昇温速度で360℃まで昇温後、360℃で30分間保持し、脱水閉環水の除去およびイミド転化の完結反応を行った。その後室温まで冷却し、目的とする厚さ80μm前後のの中間転写ベルトを得た。
ハイレスタIP、MCP−HT260(三菱油化社製、プローブ:HR−100)にて印加電圧100V、1分後、測定条件25℃、60%RHでの表面抵抗率を測定した。測定は、ベルト外周面に関して12点測定し、この平均値をベルトの表面抵抗率とし、最大値と最小値の差をそのバラツキとした。測定結果を表2に示す。
12 画像書込部
13 画像形成部
14 給紙部
15 定着装置
16 レジストローラ
20BK、20M、20Y、20C 現像装置
21BK、21M、21Y、21C 感光体
22 中間転写ベルト
25 ベルトクリーニング装置
50 転写搬送ベルト
60 2次転写バイアスローラ
200 感光体ドラム
201 感光体クリーニング装置
203 帯電チャージャ
230 リボルバ現像ユニット
500 中間転写ユニット
501 中間転写ベルト
503 トナーシール部材
504 ベルトクリーニングブレード
505 潤滑剤塗布ブラシ505
507 1次転写バイアスローラ
508 駆動ローラ
510 2次転写対向ローラ
514 光学センサ
600 2次転写ユニット
605 2次転写バイアスローラ
606 転写紙除電チャージャ
610 レジストローラ
801 1次転写電源
802 2次転写電源
Claims (17)
- トナーにより現像画像を中間転写体上に一次転写し、前記中間転写体上の一次転写画像を転写材に二次転写する中間転写装置における中間転写体において、中性又は塩基性のカーボンブラックとアクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−マレイン酸エステル−無水マレイン酸共重合体、ポリビニルピロリドンから選ばれる少なくとも1の水溶性樹脂とバインダー樹脂を併有し、且つ前記カーボンブラックと前記水溶性樹脂との含有比率が重量比で3:1〜10:1の範囲にある成膜液により形成され、前記カーボンブラックは、その表面に樹脂がカプセル化された自己分散性顔料であることを特徴とする中間転写体。
- 請求項1に記載の水溶性樹脂の重量平均分子量が5000〜15000の範囲にあることを特徴とする請求項1記載の中間転写体。
- 請求項1に記載の中性又は塩基性のカーボンブラックと前記水溶性樹脂との含有比率が重量比で10:3〜10:1の範囲にあることを特徴とする請求項1記載の中間転写体。
- カプセル化樹脂の種類がアクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−マレイン酸エステル−無水マレイン酸共重合体、ポリビニルピロリドンのいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の中間転写体。
- 前記成膜液に含有される樹脂はポリイミド樹脂、変性ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂のうち単体又は複数を配合したものであることを特徴とする請求項1記載の中間転写体。
- 前記カーボンブラックの粒子径が10nm〜300nmであることを特徴とする請求項1記載の中間転写体。
- 前記中間転写体の表面抵抗が10 8 〜10 12 Ω/□であることを特徴とする請求項1記載の中間転写体。
- 前記中間転写体の層構成が単層構成であることを特徴とする請求項1に記載の中間転写体。
- 前記中間転写体の層構成が複層構成であることを特徴とする請求項1に記載の中間転写体。
- 前記中間転写体がシームレスベルト形状であることを特徴とする請求項1に記載の中間転写体。
- 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重ね合わせて一次転写し、前記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装置における中間転写体を形成するための製膜液組成物であって、中性又は塩基性のカーボンブラックとアクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−マレイン酸エステル−無水マレイン酸共重合体、ポリビニルピロリドンから選ばれる少なくとも1の水溶性樹脂とバインダー樹脂を併有し、且つ前記カーボンブラックと前記水溶性樹脂との含有比率が重量比で3:1〜10:1の範囲にあり、前記カーボンブラックは、その表面に樹脂がカプセル化された自己分散性顔料であることを特徴とする中間転写体形成用成膜液組成物。
- 請求項11に記載の水溶性樹脂の重量平均分子量が5000〜15000の範囲にあることを特徴とする請求項11記載の中間転写体形成用成膜液組成物。
- 請求項11に記載の中性又は塩基性カーボンブラックと前記水溶性樹脂との含有比率が重量比で10:3〜10:1の範囲にあることを特徴とする請求項11記載の中間転写体形成用成膜液組成物。
- カプセル化樹脂の種類がアクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−マレイン酸エステル−無水マレイン酸共重合体、ポリビニルピロリドンのいずれかであることを特徴とする請求項11記載の中間転写体形成用成膜液組成物。
- 成膜液に含有される樹脂がポリイミド樹脂、変性ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂のうち単体又は複数を配合したものを用いることを特徴とする請求項11記載の中間転写体形成用成膜液組成物。
- 前記カーボンブラックの粒子径が10nm〜300nmであることを特徴とする請求項11記載の中間転写体形成用成膜液組成物。
- 少なくとも、像担持体に静電潜像を形成する帯電装置と、像担持体上に各色に応じた現像剤を用いてトナー像を形成する現像装置と、前記トナー像を無端状に走行する中間転写体上に順次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装置と、前記転写材上のトナー像を加熱または加圧してトナー像を前記転写材上に定着する定着装置を有する画像形成装置であって、前記中間転写装置が請求項1から10の何れかに記載の中間転写体を用いることを特徴とする画像形成装置。
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