JP4760935B2 - 中間転写ベルトおよび画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明において最表面層4は表面粗さRzが2〜20μm、好ましくは2〜10μmの無機化合物層である。これによって、図2に示すように、最表面層4の内部応力5が分散され、強度が向上するので、クラックの発生が抑制される。最表面層にクラックが発生したとしても、弾性層に至ることはないので、中間転写ベルト用クリーニング手段によってトナーや外添剤や紙粉は容易に除去される。しかも、最表面層4の最表面における凹部へのトナーや外添剤の堆積が有効に抑制される。これらの結果、ベルト表面へのトナーのフィルミングが抑制されるものと考えられる。Rzを上記した好ましい範囲内の値とすることによって、フィルミングの発生をより一層、有効に抑制できる。最表面層のRzが小さすぎると、図3に示すように、内部応力6が集中し易く、しかも最表面層とその直下の弾性層との硬度の違いが大きすぎるために、弾性層に至るクラック7が発生する。そのようなクラック7が発生すると、図4(A)に示すように当該クラック7を起点としてトナーや外添剤や紙粉が堆積し、中間転写ベルト用クリーニング手段による除去が困難になるため、フィルミングが発生する。フィルミングが発生すると、当該発生領域は表面抵抗値が上昇し、トナーの転写率が低下するので、画像濃度が低下する。最表面層のRzが大きすぎると、クラックが発生しても当該クラックは非常に小さいので、クラックによるフィルミングの発生まで至らないが、凹部が比較的大きいために、図4(B)に示すように、凹部の中腹にトナーや外添剤や紙粉が堆積し、中間転写ベルト用クリーニング手段による除去が困難になる。それらの結果としてフィルミングが発生する。図2は本発明に係る中間転写ベルトの一例における表面近傍の概略拡大図である。図3は表面粗さが小さすぎる中間転写ベルトにおける表面近傍の概略拡大図である。図4(A)は表面粗さが小さすぎる中間転写ベルトにおける表面近傍の概略拡大図であって、フィルミングが発生するメカニズムを説明するための図であり、図4(B)は表面粗さが大きすぎる中間転写ベルトにおける表面近傍の概略拡大図である。図4(A)および(B)において、Dはベルト進行方向を示す。
印加電源記号 メーカー 周波数 製品名
A1 神鋼電機 3kHz SPG3−4500
A2 神鋼電機 5kHz SPG5−4500
A3 春日電機 15kHz AGI−023
A4 神鋼電機 50kHz SPG50−4500
A5 ハイデン研究所 100kHz* PHF−6k
A6 パール工業 200kHz CF−2000−200k
A7 パール工業 400kHz CF−2000−400k
A8 SEREN IPS 100〜460kHz L3001
等の市販のものを挙げることが出来、何れも使用することが出来る。
印加電源記号 メーカー 周波数 製品名
B1 パール工業 800kHz CF−2000−800k
B2 パール工業 2MHz CF−2000−2M
B3 パール工業 13.56MHz CF−5000−13M
B4 パール工業 27MHz CF−2000−27M
B5 パール工業 150MHz CF−2000−150M
B6 パール工業 20〜99.9MHz RP−2000−20/100M等の市販のものを挙げることが出来、何れも使用することが出来る。なお、上記電源のうち、*印はハイデン研究所インパルス高周波電源(連続モードで100kHz)である。それ以外は連続サイン波のみ印加可能な高周波電源である。本発明において、第1及び第2の電源から対向する電極間に供給する電力は、固定電極21に1W/cm2以上の電力(出力密度)を供給し、放電ガスを励起してプラズマを発生させ、薄膜を形成する。固定電極21に供給する電力の上限値としては、好ましくは50W/cm2、より好ましくは20W/cm2である。下限値は、好ましくは1.2W/cm2である。なお、放電面積(cm2)は、電極において放電が起こる範囲の面積のことを指す。また、ロール電極20にも、1W/cm2以上の電力(出力密度)を供給することにより、高周波電界の均一性を維持したまま、出力密度を向上させることが出来る。これにより、更なる均一高密度プラズマを生成出来、更なる製膜速度の向上と膜質の向上が両立出来る。好ましくは5W/cm2以上である。ロール電極20に供給する電力の上限値は、好ましくは50W/cm2である。ここで高周波電界の波形としては、特に限定されない。連続モードと呼ばれる連続サイン波状の連続発振モードと、パルスモードと呼ばれるON/OFFを断続的に行う断続発振モード等があり、そのどちらを採用してもよいが、少なくともロール電極20に供給する高周波は連続サイン波の方がより緻密で良質な膜が得られるので好ましい。また、固定電極21と第1の電源25との間には、第1フィルタ25aが設置されており、第1の電源25から固定電極21への電流を通過しやすくし、第2の電源26からの電流をアースして、第2の電源26から第1の電源25への電流が通過しにくくなるようになっており、ロール電極20と第2の電源26との間には、第2フィルター26aが設置されており、第2の電源26からロール電極20への電流を通過しやすくし、第1の電源21からの電流をアースして、第1の電源25から第2の電源26への電流を通過しにくくするようになっている。電極には前述したような強い電界を印加して、均一で安定な放電状態を保つことが出来る電極を採用することが好ましく、固定電極21とロール電極20には強い電界による放電に耐えるため少なくとも一方の電極表面には下記の誘電体が被覆されている。以上の説明において、電極と電源の関係は、固定電極21に第2の電源26を接続して、ロール電極20に第1の電源25を接続しても良い。
例えば、酸化ケイ素層を形成する場合には、ケイ素化合物が使用される。ケイ素化合物の具体例として、例えば、シラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン(TEOS)、テトラn−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラn−ブトキシシラン、テトラt−ブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、(3、3、3−トリフルオロプロピル)トリメトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン、ビス(ジメチルアミノ)メチルビニルシラン、ビス(エチルアミノ)ジメチルシラン、N、O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、ビス(トリメチルシリル)カルボジイミド、ジエチルアミノトリメチルシラン、ジメチルアミノジメチルシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン、ヘプタメチルジシラザン、ノナメチルトリシラザン、オクタメチルシクロテトラシラザン、テトラキスジメチルアミノシラン、テトライソシアナートシラン、テトラメチルジシラザン、トリス(ジメチルアミノ)シラン、トリエトキシフルオロシラン、アリルジメチルシラン、アリルトリメチルシラン、ベンジルトリメチルシラン、ビス(トリメチルシリル)アセチレン、1、4−ビストリメチルシリル−1、3−ブタジイン、ジ−t−ブチルシラン、1、3−ジシラブタン、ビス(トリメチルシリル)メタン、シクロペンタジエニルトリメチルシラン、フェニルジメチルシラン、フェニルトリメチルシラン、プロパルギルトリメチルシラン、テトラメチルシラン、トリメチルシリルアセチレン、1−(トリメチルシリル)−1−プロピン、トリス(トリメチルシリル)メタン、トリス(トリメチルシリル)シラン、ビニルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、テトラメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルシクロテトラシロキサン、Mシリケート51などが挙げられるがこれらに限定されない。
弾性層3は、弾性を有する有機化合物層である。弾性層を構成する弾性材料(弾性材ゴム、エラストマー)としては、例えば、ブチルゴム、フッ素系ゴム、アクリルゴム、EPDM、NBR、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレンターポリマー、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム、シンジオタクチック1、2−ポリブタジエン、エピクロロヒドリン系ゴム、リコーンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ポリノルボルネンゴム、水素化ニトリルゴム、熱可塑性エラストマー(例えばポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリウレア、ポリエステル系、フッ素樹脂系)等からなる群より選ばれる1種類あるいは2種類以上を使用することができる。ただし、上記材料に限定されるものではないことは当然である。
弾性層の硬度はJIS−A硬度(アスカー硬度)であり、島津製作所社製硬度計によって測定された任意の10点の測定値の平均値を用いている。
体積抵抗率はハイレスタ(三菱化学アナリテック社製)によって測定された任意の10点の平均値を用いている。
基材層の硬度は、最表面層の硬度と同様の方法によって測定された値を用いている。
また例えば、遠心成型法によって先に基材層を形成した後で、遠心成型法または塗布法によって弾性層を形成できる。このとき、弾性層表面を研磨することによって弾性層の表面粗さを制御できる。
また例えば、注型法によって弾性層を形成した後で、塗布法によって基材層を形成できる。このとき、外型における内周面の表面粗さが弾性層の表面にそのまま転写されるので、弾性層の表面粗さは当該内周面の表面粗さを調整することによって制御できる。
また例えば、注型法によって基材層を形成した後で、塗布法によって弾性層を形成できる。このとき、弾性層表面を研磨することによって弾性層の表面粗さを制御できる。
本発明に係る中間転写ベルトは、複写機、ファクシミリおよびレーザプリンタ等の電子写真法による画像形成装置において、感光体表面に形成されたトナー像を紙等の記録材に転写する際、トナー像を一旦、自己の表面に保持して搬送するものである。本発明の中間転写ベルトが用いられる画像形成装置の一例を図9に示す。
<中間転写ベルトの製造方法>
(実施例1A)
まず、遠心成型法によってウレタンゴムからなる弾性層を形成した。詳しくは回転する円筒形の型に、トルエン13重量部、ポリウレタンエラストマー10重量部、カーボンブラック3重量部からなる混合材料を流し込み、加熱してベルト形状の弾性層を形成した。このとき、円筒形の型における内周面の表面粗さが弾性層の表面にそのまま転写され、弾性層は表1に示す表面粗さ、硬度および厚さを有していた。
次いで、遠心成型法によってポリイミドからなる基材層を形成した。詳しくは弾性層が形成された円筒形の型に、N−メチル−2−ピロリドン450重量部、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル35重量部、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物50重量部、カーボンブラック20重量部からなる混合材料を流し込み、加熱して、弾性層の内側に基材層を形成した。基材層は硬度1GPaおよび厚さ100μmを有していた。
最後に、大気圧プラズマCVD装置により、弾性層表面に無機化合物層を形成した。詳しくは、図5に示す第1の製造装置により、原料ガスとして、テトラエトキシシランを用いて、弾性層表面に酸化ケイ素層を形成した。酸化ケイ素層は表1に示す表面粗さ、硬度および厚さを有していた。
弾性層の厚さを変化させることで弾性層の硬度を所定の値に制御したこと、型の内周面の表面粗さを変化させることで弾性層の表面粗さを所定の値に制御したこと、無機化合物層の厚さを変化させることで無機化合物層の硬度を所定の値に制御したこと、弾性層の表面粗さを変化させることで無機化合物層の表面粗さを所定の値に制御したこと以外、実施例1Aと同様の方法により、中間転写ベルトを製造した。
コニカミノルタ製bizhub650に、上記で製造された中間転写ベルトを搭載し、50mm×50mmのベタ画像を有する評価チャートを連続的に50万枚印字した。中間転写ベルトは周長が1000mmであり、移動速度Vは250mm/秒であった。連続印字後において中間転写ベルトの画像形成側表面についての視覚評価と、最後に印字された画像についての品質評価を行った。
○;ベルト上の視覚評価で画像部と非画像部に差異がなく、画像品質にも問題がなかった;
△;ベルト上の視覚評価では差異は確認されたが、画像品質上は問題がなかった(実用上問題なし);
×;ベルト上の視覚評価でも、画像品質でも、画像部と非画像部に差が確認された。
<中間転写ベルトの製造方法>
(実施例1B)
まず、遠心成型法によってウレタンゴムからなる弾性層を形成した。詳しくは回転する円筒形の型に、トルエン13重量部、ポリウレタンエラストマー10重量部、カーボンブラック3重量部からなる混合材料を流し込み、加熱してベルト形状の弾性層を形成した。このとき、円筒形の型における内周面の表面粗さが弾性層の表面にそのまま転写され、弾性層は表1に示す表面粗さ、硬度および厚さを有していた。
次いで、大気圧プラズマCVD装置により、弾性層表面に無機化合物層を形成した。詳しくは、図5に示す第1の製造装置により、原料ガスとして、テトラエトキシシランを用いて、弾性層表面に酸化ケイ素層を形成した。酸化ケイ素層は表1に示す表面粗さ、硬度および厚さを有していた。
弾性層の厚さを変化させることで弾性層の硬度を所定の値に制御したこと、型の内周面の表面粗さを変化させることで弾性層の表面粗さを所定の値に制御したこと、無機化合物層の厚さを変化させることで無機化合物層の硬度を所定の値に制御したこと、弾性層の表面粗さを変化させることで無機化合物層の表面粗さを所定の値に制御したこと以外、実施例1Bと同様の方法により、中間転写ベルトを製造した。
実験例Aと同様の方法により、中間転写ベルトの評価を行った。
2:基材層
3:弾性層
4:最表面層
5:内部応力
6:内部応力
7:クラック
Claims (3)
- 弾性層および該弾性層の上に形成される最表面層を有し、該最表面層が表面粗さRz2〜20μmの無機化合物層であることを特徴とする中間転写ベルト。
- 最表面層の表面粗さRzが2〜10μmであることを特徴とする請求項1に記載の中間転写ベルト。
- 請求項1または2に記載の中間転写ベルトを備えた画像形成装置。
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