JP4232218B2 - 中間転写部材 - 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２００の上に導電製のゴム状弾性体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、帆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、１０8〜１０14Ω・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、樹脂材料を上記表皮層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、表皮層２０２にクラックが発生する場合がある。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、中間転写部材の表皮層２０２としては使用できない。
【００１５】
更に、表皮層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いために、通常カーボン等の導電材の添加で抵抗値を下げる必要があり、導電材が均一に分散した塗料の調製工程、及び導電材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、これが製造効率の低下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ると共に、抵抗調節が容易で、かつ感光体の汚染防止、トナー付着防止、摩擦係数の低減化等の機能を満足する表皮層を備えた中間転写部材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表皮層を形成して構成する場合に、前記表皮層をガラス転移温度が−２０℃〜２０℃であるポリエステル系ポリウレタン樹脂を主材として形成することにより、導電性ゴム層の弾性変形に良好に追随してクラックや剥離の発生を確実に防止し得ると共に、感光体の汚染防止、トナー付着防止、摩擦係数の低減化等の機能をも合わせ持つ表皮層が得られること、しかもこの表皮層によれば、比較的容易に部材抵抗値の調整を行うことができることを見い出した。また、上記表皮層による抵抗値の調整について、更に検討を進めた結果、上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂として体積固有抵抗が１０13〜１０16Ω・ｃｍの樹脂を用いて、導電材を配合することなく、上記表皮層を形成することにより、単にこの樹脂を含有する塗料で表皮層を形成するだけで、導電材が均一に分散した塗料の調製工程、及び導電材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なく、容易かつ確実に部材の抵抗値を１０11〜１０14Ω・ｃｍの中抵抗領域に調整し得ることを見い出し、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、かつ前記表皮層が、ガラス転移温度が−２０℃〜２０℃で体積固有抵抗が１０13〜１０16Ω・ｃｍであるポリエステル系ポリウレタン樹脂を主材としたものであることを特徴とする中間転写部材を提供する。
【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、ガラス転移温度が−２０℃〜２０℃であるポリエステル系ポリウレタン樹脂を主材とし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材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、表皮層を構成する上記ポリエステル系ポリ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に添加される導電材としては、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、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，ホウフッ化水素酸塩，硫酸塩，エトサルフェート塩，ハロゲン化ベンジル塩（臭化ベルジル塩，塩化ベンジル塩等）等の第４級アンモニウムなどの陽イオン界面活性剤；脂肪族スルホン酸、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫酸塩、高級アルコール燐酸エステル塩等の陰イオン界面活性剤；各種ベタイン等の両性イオン界面活性剤；高級アルコールエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル等の非イオン性帯電防止剤などの帯電防止剤；ＬｉＣＦ2ＳＯ2、ＮａＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＮａＣｌ等の周期律表第１族の金属塩；Ｃａ（ＣｌＯ4）2等の周期律表第２族の金属塩；及びこれらの帯電防止剤がイソシアネートと反応する活性水素を有する基（水酸基，カルボキシル基，一級乃至二級アミン基等）を１個以上有するものなどが挙げられる。更に、これらと多価アルコール（１，４−ブタンジオール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール等）又はその誘導体との錯体、或いはエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等との錯体などのイオン導電剤；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；酸化処理を施したカラーインク用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト等；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅等の金属及び金属酸化物；ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマーなどを例示することができる。
【００２４】
これら導電材の添加量は、特に制限されるものではないが、上記ゴム成分１００重量部に対して、上記陽イオン界面活性剤、両性イオン界面活性剤、帯電防止剤並びにイオン導電剤の場合、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、それ以外の上記導電剤、導電性カーボン等は１〜５０重量部、特に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１０3〜１０9Ω・ｃｍ、特に１０5〜１０8Ω・ｃｍに調整することが好ましい。この場合、中間転写部材の抵抗値は、上述のように１０8〜１０14Ω・ｃｍの中抵抗領域であることが好ましく、この導電性ゴム層２０１上に形成される表皮層２０２の抵抗値を調整することにより中間転写部材の抵抗値を上記中抵抗領域に調節することが好ましい。なお、この導電性ゴム層２０１には、上記導電材以外にも必要に応じて公知の充填材，加硫剤など、その他の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。
【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】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
上記繊維層は、上記織布や不職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。
【００３０】
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ゴム組成物からなるゴム弾性層又は上記塗膜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。
【００３１】
次に、上記表皮層２０２は、上述のように、ガラス転移温度が−２０℃〜２０℃であるポリエステル系ポリウレタン樹脂を主材とするものである。この場合、ポリエステル系ポリ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、本発明の目的を達成することはできない。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こととなるが、この場合上記表皮層２０２を形成するポリエステル系ポリウレタン樹脂のガラス転移温度が−２０℃よりも低いと、上記使用温度領域においては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、表皮層がトナーによって摩耗するなどの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は樹脂が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表皮層２０２が剥離したり、表皮層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、表皮層２０２の剥離やクラックの問題は、駆動時に大きく屈曲することが要求されるベルト状中間転写部材の場合に顕著となる。なお、ポリエステル系ポリウレタン樹脂のより好ましいガラス転移温度範囲は、−１０〜２０℃、特に−１０〜１５℃である。
【００３２】
表皮層２０２を形成する上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂は、上記ガラス転移温度が上記範囲のものであればいずれのものでもよいが、特にフタル酸及び／又はイソフタル酸を含むものは、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。このような、上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂としては、市販のものを好適に使用することができ、具体的には、三洋化成社製のポリエステル系ポリウレタン樹脂「ＴＩ１５００」、日本ポリウレタン社製のポリエステル系ポリウレタン樹脂「ニッポラン３１２４」などが例示される。
【００３３】
ここで、本発明の中間転写部材では、この表皮層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、表皮層２０２に適宜な導電材を添加して表皮層２０２の抵抗値を調整し、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、表皮層２０２を形成する上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂として体積固有抵抗が１０13〜１０16Ω・ｃｍのものを用いることにより、表皮層２０２に導電材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。
【００３４】
即ち、表皮層の厚さは、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の表皮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表皮層２０２の抵抗値を１０13〜１０16Ω・ｃｍすることが適当であることが判明した。この場合、樹脂材料を用いて１０13〜１０16Ω・ｃｍの表皮層を設計するには、抵抗値の高い樹脂を選択してカーボン等の導電材で抵抗値を下げる方法が一般的であるが、導電材が均一に分散した塗料の調製、及び導電材が均一に分散した塗膜の形成は、必ずしも容易ではなく、ばらつきなく均一な抵抗値を有する表皮層を得ることは困難である。しかしながら、本発明で表皮層２０２の主材として用いられるポリエステル系ポリウレタン樹脂は、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材を配合することなしに表皮層２０２を形成することにより、導電材が均一に分散した塗料の調製、及び導電材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。
【００３５】
この場合、ポリエステル系ポリウレタン樹脂には、種々の抵抗値を有するものがあるが、上述したフタル酸及び／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。
【００３６】
この表皮層２０２は、上記ポリエステル系のポリウレタン樹脂を主材とするもので、ポリイソシアネート硬化剤などの硬化剤を用いて硬化させることにより得られる。このポリイソシアネート硬化剤は、一般的にポリウレタンの原料として使用されるポリイソシアネートであり、例えば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の好ましい例は、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）及びこれらの誘導体、変性体が挙げられる。脂肪族ポリイソシアネートの好ましい例としては、ヘキサメチレンジイソシアネート及びその誘導体、変性体が挙げられる。脂環族ポリイソシアネートの好ましい例としては、イソホロンジイソシアネート、水添ＭＤＩ及びこれらの誘導体、変性体が挙げられる。また、表皮層２０２には上記ポリエステル系のポリ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、その他の滑剤など種々の添加剤を添加することができる。
【００３７】
この場合、フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド等が好ましく用いられ、これによりトナーの付着や融着をより効果的に防止することができる。
【００３８】
また、シリコーン樹脂としては、メチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン、或いはこれらの変性体、シリコーンエポキシブロック共重合体等が挙げられる。更に、その他の添加剤としては、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、硫化モリブテン、シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、グラファイト等が挙げられ、これらを適量添加することができる。
【００３９】
この表皮層２０２は、上記ポリエステル系のポリウレタン樹脂、硬化剤、及びその他の添加剤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。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。
【００４０】
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。
【００４１】
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が、特に駆動時に大きく屈曲することが要求され、大きな弾性変形を繰り返しながら使用されることからベルト状とした場合に本発明の効果が顕著である。また、本発明の中間転写部材が用いられる中間転写装置も、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、表皮層をガラス転移温度が−２０℃〜２０℃であるポリエステル系ポリウレタン樹脂を主材として形成したことにより、表皮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ると共に、感光体の汚染防止、トナー付着防止、摩擦係数の低減化を達成し得、良好な画像を確実に得ることができ、しかも上記表皮層により、比較的容易に部材抵抗値の調整を行う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の無端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１０6.0Ω・ｃｍであった。
【００４５】
次に、フタル酸を含むポリエステル系ポリウレタン樹脂として三洋化成社製の「ＴＩ１５００」（ガラス転移温度１３℃、体積固有抵抗１０13.7Ω・ｃｍ、固形分３０％）を用いて下記組成の塗料を調製し、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５０μｍの表皮層を形成し、１２０℃で１時間乾燥硬化させてベルト状の中間転写部材を得た。
【００４６】
【００４７】
［実施例２］
フタル酸を含むポリエステル系ポリウレタン樹脂として日本ポリウレタン社製の「ニッポラン３１２４」（ガラス転移温度−７℃、体積固有抵抗１０14.6Ω・ｃｍ、固形分５０％）を用いて下記組成の塗料を調製し、この塗料を用いて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部材を作成した。
【００４８】
塗料組成
ニッポラン３１２４ ３０．０ｇ
ＴＤＩ ０．４２ｇ
ＰＴＦＥ粉末 １５．０ｇ
ＴＬ ２３．０ｇ
ＭＥＫ ２５．０ｇ
【００４９】
［比較例１］
ガラス転移温度の高いポリエステル系ポリウレタン樹脂として日本ポリウレタン社製の「ニッポラン３１２５」（ガラス転移温度３９℃、体積固有抵抗１０14.0Ω・ｃｍ、固形分２０％）を用いて下記組成の塗料を調製し、この塗料を用いて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部材を作成した。
【００５０】
塗料組成
ニッポラン３１２５ ７５．０ｇ
ＴＤＩ ０．４２ｇ
ＰＴＦＥ粉末 １５．０ｇ
ＴＬ ２３．０ｇ
【００５１】
［比較例２］
ガラス転移温度の低いポリエステル系ポリウレタン樹脂として日本ポリウレタン社製の「ニッポラン３１２６」（ガラス転移温度−４０℃、体積固有抵抗１０12.8Ω・ｃｍ、固形分５３％）を用いて下記組成の塗料を調製し、この塗料を用いて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部材を作成した。
【００５２】
塗料組成
ニッポラン３１２６ ３０．０ｇ
ＴＤＩ ０．４２ｇ
ＰＴＦＥ粉末 １５．０ｇ
ＴＬ ２３．０ｇ
ＭＥＫ ２５．０ｇ
【００５３】
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。
トナー付着試験
トナーをベルトに振りかけた後にコットンペーパーで拭き取り、ベルト上のトナーの残り具合を観察した。
摩擦係数
ヘイドン表面試験機を用い、荷重５０ｇで感光体フィルムに対する最大摩擦係数を測定した。
ベルト屈曲試験
各ベルトから幅２０ｍｍ、長さ３５０ｍｍの試験片を切り出し、これを径１６ｍｍのプーリーにかけ、張力が１ｋｇ／１ｍｍとなるように両端に荷重をかけて３０ｒｐｍの速度で交互に上下動を繰り返し、所定回数後にベルト表面を観察した。
【００５４】
【表１】
【００５５】
表１に示されているように、本発明にかかる実施例１，２の中間転写部材は、表皮層により部材の抵抗値が中抵抗領域に調整されていると共に、感光体汚染、トナー付着、摩耗特性に優れ、かつ屈曲に対する耐久性に著しく優れることが認められる。これに対して、ガラス転移温度の高いポリエステル系ポリウレタン樹脂を用いて表皮層を形成した比較例１の中間転写部材は、表皮層が硬くて脆いため、ベルト屈曲試験での耐久性に乏しく、一方、ガラス転移温度の低いポリエステル系ポリウレタン樹脂を用いて表皮層を形成した比較例２の中間転写部材は、感光体汚染とトナー付着が悪く、摩擦係数も大きいものであった。
【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。
【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
【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２００の上に導電製のゴム状弾性体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、帆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、１０8〜１０14Ω・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、樹脂材料を上記表皮層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、表皮層２０２にクラックが発生する場合がある。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、中間転写部材の表皮層２０２としては使用できない。
【００１５】
更に、表皮層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いために、通常カーボン等の導電材の添加で抵抗値を下げる必要があり、導電材が均一に分散した塗料の調製工程、及び導電材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、これが製造効率の低下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ると共に、抵抗調節が容易で、かつ感光体の汚染防止、トナー付着防止、摩擦係数の低減化等の機能を満足する表皮層を備えた中間転写部材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表皮層を形成して構成する場合に、前記表皮層をガラス転移温度が−２０℃〜２０℃であるポリエステル系ポリウレタン樹脂を主材として形成することにより、導電性ゴム層の弾性変形に良好に追随してクラックや剥離の発生を確実に防止し得ると共に、感光体の汚染防止、トナー付着防止、摩擦係数の低減化等の機能をも合わせ持つ表皮層が得られること、しかもこの表皮層によれば、比較的容易に部材抵抗値の調整を行うことができることを見い出した。また、上記表皮層による抵抗値の調整について、更に検討を進めた結果、上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂として体積固有抵抗が１０13〜１０16Ω・ｃｍの樹脂を用いて、導電材を配合することなく、上記表皮層を形成することにより、単にこの樹脂を含有する塗料で表皮層を形成するだけで、導電材が均一に分散した塗料の調製工程、及び導電材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なく、容易かつ確実に部材の抵抗値を１０11〜１０14Ω・ｃｍの中抵抗領域に調整し得ることを見い出し、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、かつ前記表皮層が、ガラス転移温度が−２０℃〜２０℃で体積固有抵抗が１０13〜１０16Ω・ｃｍであるポリエステル系ポリウレタン樹脂を主材としたものであることを特徴とする中間転写部材を提供する。
【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、ガラス転移温度が−２０℃〜２０℃であるポリエステル系ポリウレタン樹脂を主材とし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材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、表皮層を構成する上記ポリエステル系ポリ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に添加される導電材としては、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、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，ホウフッ化水素酸塩，硫酸塩，エトサルフェート塩，ハロゲン化ベンジル塩（臭化ベルジル塩，塩化ベンジル塩等）等の第４級アンモニウムなどの陽イオン界面活性剤；脂肪族スルホン酸、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫酸塩、高級アルコール燐酸エステル塩等の陰イオン界面活性剤；各種ベタイン等の両性イオン界面活性剤；高級アルコールエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル等の非イオン性帯電防止剤などの帯電防止剤；ＬｉＣＦ2ＳＯ2、ＮａＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＮａＣｌ等の周期律表第１族の金属塩；Ｃａ（ＣｌＯ4）2等の周期律表第２族の金属塩；及びこれらの帯電防止剤がイソシアネートと反応する活性水素を有する基（水酸基，カルボキシル基，一級乃至二級アミン基等）を１個以上有するものなどが挙げられる。更に、これらと多価アルコール（１，４−ブタンジオール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール等）又はその誘導体との錯体、或いはエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等との錯体などのイオン導電剤；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；酸化処理を施したカラーインク用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト等；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅等の金属及び金属酸化物；ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマーなどを例示することができる。
【００２４】
これら導電材の添加量は、特に制限されるものではないが、上記ゴム成分１００重量部に対して、上記陽イオン界面活性剤、両性イオン界面活性剤、帯電防止剤並びにイオン導電剤の場合、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、それ以外の上記導電剤、導電性カーボン等は１〜５０重量部、特に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１０3〜１０9Ω・ｃｍ、特に１０5〜１０8Ω・ｃｍに調整することが好ましい。この場合、中間転写部材の抵抗値は、上述のように１０8〜１０14Ω・ｃｍの中抵抗領域であることが好ましく、この導電性ゴム層２０１上に形成される表皮層２０２の抵抗値を調整することにより中間転写部材の抵抗値を上記中抵抗領域に調節することが好ましい。なお、この導電性ゴム層２０１には、上記導電材以外にも必要に応じて公知の充填材，加硫剤など、その他の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。
【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】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
上記繊維層は、上記織布や不職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。
【００３０】
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ゴム組成物からなるゴム弾性層又は上記塗膜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。
【００３１】
次に、上記表皮層２０２は、上述のように、ガラス転移温度が−２０℃〜２０℃であるポリエステル系ポリウレタン樹脂を主材とするものである。この場合、ポリエステル系ポリ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、本発明の目的を達成することはできない。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こととなるが、この場合上記表皮層２０２を形成するポリエステル系ポリウレタン樹脂のガラス転移温度が−２０℃よりも低いと、上記使用温度領域においては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、表皮層がトナーによって摩耗するなどの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は樹脂が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表皮層２０２が剥離したり、表皮層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、表皮層２０２の剥離やクラックの問題は、駆動時に大きく屈曲することが要求されるベルト状中間転写部材の場合に顕著となる。なお、ポリエステル系ポリウレタン樹脂のより好ましいガラス転移温度範囲は、−１０〜２０℃、特に−１０〜１５℃である。
【００３２】
表皮層２０２を形成する上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂は、上記ガラス転移温度が上記範囲のものであればいずれのものでもよいが、特にフタル酸及び／又はイソフタル酸を含むものは、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。このような、上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂としては、市販のものを好適に使用することができ、具体的には、三洋化成社製のポリエステル系ポリウレタン樹脂「ＴＩ１５００」、日本ポリウレタン社製のポリエステル系ポリウレタン樹脂「ニッポラン３１２４」などが例示される。
【００３３】
ここで、本発明の中間転写部材では、この表皮層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、表皮層２０２に適宜な導電材を添加して表皮層２０２の抵抗値を調整し、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、表皮層２０２を形成する上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂として体積固有抵抗が１０13〜１０16Ω・ｃｍのものを用いることにより、表皮層２０２に導電材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。
【００３４】
即ち、表皮層の厚さは、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の表皮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表皮層２０２の抵抗値を１０13〜１０16Ω・ｃｍすることが適当であることが判明した。この場合、樹脂材料を用いて１０13〜１０16Ω・ｃｍの表皮層を設計するには、抵抗値の高い樹脂を選択してカーボン等の導電材で抵抗値を下げる方法が一般的であるが、導電材が均一に分散した塗料の調製、及び導電材が均一に分散した塗膜の形成は、必ずしも容易ではなく、ばらつきなく均一な抵抗値を有する表皮層を得ることは困難である。しかしながら、本発明で表皮層２０２の主材として用いられるポリエステル系ポリウレタン樹脂は、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材を配合することなしに表皮層２０２を形成することにより、導電材が均一に分散した塗料の調製、及び導電材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。
【００３５】
この場合、ポリエステル系ポリウレタン樹脂には、種々の抵抗値を有するものがあるが、上述したフタル酸及び／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。
【００３６】
この表皮層２０２は、上記ポリエステル系のポリウレタン樹脂を主材とするもので、ポリイソシアネート硬化剤などの硬化剤を用いて硬化させることにより得られる。このポリイソシアネート硬化剤は、一般的にポリウレタンの原料として使用されるポリイソシアネートであり、例えば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の好ましい例は、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）及びこれらの誘導体、変性体が挙げられる。脂肪族ポリイソシアネートの好ましい例としては、ヘキサメチレンジイソシアネート及びその誘導体、変性体が挙げられる。脂環族ポリイソシアネートの好ましい例としては、イソホロンジイソシアネート、水添ＭＤＩ及びこれらの誘導体、変性体が挙げられる。また、表皮層２０２には上記ポリエステル系のポリ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、その他の滑剤など種々の添加剤を添加することができる。
【００３７】
この場合、フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド等が好ましく用いられ、これによりトナーの付着や融着をより効果的に防止することができる。
【００３８】
また、シリコーン樹脂としては、メチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン、或いはこれらの変性体、シリコーンエポキシブロック共重合体等が挙げられる。更に、その他の添加剤としては、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、硫化モリブテン、シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、グラファイト等が挙げられ、これらを適量添加することができる。
【００３９】
この表皮層２０２は、上記ポリエステル系のポリウレタン樹脂、硬化剤、及びその他の添加剤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。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。
【００４０】
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。
【００４１】
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が、特に駆動時に大きく屈曲することが要求され、大きな弾性変形を繰り返しながら使用されることからベルト状とした場合に本発明の効果が顕著である。また、本発明の中間転写部材が用いられる中間転写装置も、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、表皮層をガラス転移温度が−２０℃〜２０℃であるポリエステル系ポリウレタン樹脂を主材として形成したことにより、表皮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ると共に、感光体の汚染防止、トナー付着防止、摩擦係数の低減化を達成し得、良好な画像を確実に得ることができ、しかも上記表皮層により、比較的容易に部材抵抗値の調整を行う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の無端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１０6.0Ω・ｃｍであった。
【００４５】
次に、フタル酸を含むポリエステル系ポリウレタン樹脂として三洋化成社製の「ＴＩ１５００」（ガラス転移温度１３℃、体積固有抵抗１０13.7Ω・ｃｍ、固形分３０％）を用いて下記組成の塗料を調製し、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５０μｍの表皮層を形成し、１２０℃で１時間乾燥硬化させてベルト状の中間転写部材を得た。
【００４６】
［実施例２］
フタル酸を含むポリエステル系ポリウレタン樹脂として日本ポリウレタン社製の「ニッポラン３１２４」（ガラス転移温度−７℃、体積固有抵抗１０14.6Ω・ｃｍ、固形分５０％）を用いて下記組成の塗料を調製し、この塗料を用いて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部材を作成した。
【００４８】
塗料組成
ニッポラン３１２４ ３０．０ｇ
ＴＤＩ ０．４２ｇ
ＰＴＦＥ粉末 １５．０ｇ
ＴＬ ２３．０ｇ
ＭＥＫ ２５．０ｇ
【００４９】
［比較例１］
ガラス転移温度の高いポリエステル系ポリウレタン樹脂として日本ポリウレタン社製の「ニッポラン３１２５」（ガラス転移温度３９℃、体積固有抵抗１０14.0Ω・ｃｍ、固形分２０％）を用いて下記組成の塗料を調製し、この塗料を用いて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部材を作成した。
【００５０】
塗料組成
ニッポラン３１２５ ７５．０ｇ
ＴＤＩ ０．４２ｇ
ＰＴＦＥ粉末 １５．０ｇ
ＴＬ ２３．０ｇ
【００５１】
［比較例２］
ガラス転移温度の低いポリエステル系ポリウレタン樹脂として日本ポリウレタン社製の「ニッポラン３１２６」（ガラス転移温度−４０℃、体積固有抵抗１０12.8Ω・ｃｍ、固形分５３％）を用いて下記組成の塗料を調製し、この塗料を用いて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部材を作成した。
【００５２】
塗料組成
ニッポラン３１２６ ３０．０ｇ
ＴＤＩ ０．４２ｇ
ＰＴＦＥ粉末 １５．０ｇ
ＴＬ ２３．０ｇ
ＭＥＫ ２５．０ｇ
【００５３】
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。
トナー付着試験
トナーをベルトに振りかけた後にコットンペーパーで拭き取り、ベルト上のトナーの残り具合を観察した。
摩擦係数
ヘイドン表面試験機を用い、荷重５０ｇで感光体フィルムに対する最大摩擦係数を測定した。
ベルト屈曲試験
各ベルトから幅２０ｍｍ、長さ３５０ｍｍの試験片を切り出し、これを径１６ｍｍのプーリーにかけ、張力が１ｋｇ／１ｍｍとなるように両端に荷重をかけて３０ｒｐｍの速度で交互に上下動を繰り返し、所定回数後にベルト表面を観察した。
【００５４】
【表１】
表１に示されているように、本発明にかかる実施例１，２の中間転写部材は、表皮層により部材の抵抗値が中抵抗領域に調整されていると共に、感光体汚染、トナー付着、摩耗特性に優れ、かつ屈曲に対する耐久性に著しく優れることが認められる。これに対して、ガラス転移温度の高いポリエステル系ポリウレタン樹脂を用いて表皮層を形成した比較例１の中間転写部材は、表皮層が硬くて脆いため、ベルト屈曲試験での耐久性に乏しく、一方、ガラス転移温度の低いポリエステル系ポリウレタン樹脂を用いて表皮層を形成した比較例２の中間転写部材は、感光体汚染とトナー付着が悪く、摩擦係数も大きいものであった。
【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。
【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
Claims (2)
- 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、かつ前記表皮層が、ガラス転移温度が−２０℃〜２０℃で体積固有抵抗が１０13〜１０16Ω・ｃｍであるポリエステル系ポリウレタン樹脂を主材としたものであることを特徴とする中間転写部材。
- 上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂が、フタル酸及び／又はイソフタル酸を含むものである請求項１記載の中間転写部材。
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