JP5609923B2 - 中間転写体及びそれを有する画像形成装置 - Google Patents
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Description
[1] 基体と、前記基体の表面を覆う表面層とを有する、電子写真方式の画像形成装置に使用する中間転写体において、
前記表面層が、活性エネルギー線硬化型組成物と、金属酸化物微粒子と、を含む表面層形成用塗布液の塗布膜に、活性エネルギー線を照射して形成され、
前記活性エネルギー線硬化型組成物は、1つ以上のポリオルガノシロキサン鎖A、及び3つ以上のラジカル重合性二重結合を含む、重量平均分子量5,000〜100,000のビニル共重合体と、多官能(メタ)アクリレートと、を含み、
前記金属酸化物微粒子は、ポリオルガノシロキサン鎖Bを含む表面処理剤により表面処理されている、中間転写体。
[2] 前記表面層の表面から前記表面層の総厚に対して2〜5%の深さのSi濃度が1〜10%であることを特徴とする[1]に記載の中間転写体。
[3] 前記金属酸化物微粒子の含有量が、前記活性エネルギー線硬化型組成物100体積部に対して、10〜100体積部であることを特徴とする[1]又は[2]に記載の中間転写体。
[4] 前記ビニル共重合体の含有量が、前記活性エネルギー線硬化型組成物100体積部に対して1〜10体積部であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか一項に記載の中間転写体。
[5] 前記基体が無端ベルトである、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の中間転写体。
本発明の中間転写体は、基体と、前記基体の表面を覆う表面層とを有する。
前記基体には、通常の中間転写体の基体を使用することができる。前記基体には、例えば導電性を有するスリーブや、導電性と可撓性とを有する、樹脂製の無端ベルトが挙げられる。前記樹脂には、ポリイミドなどの耐熱性樹脂が挙げられる。
単量体(a)は、ラジカル重合性二重結合と、ポリオルガノシロキサン鎖Aと、を有する単量体である。
単量体(b)は、ラジカル重合性二重結合と、反応性官能基と、を有するラジカル重合性単量体である。
単量体(c)は、単量体(a)及び単量体、(b)以外の単量体であって、ラジカル重合性二重結合を有する単量体である。
化合物(d)は、前記反応性官能基と反応可能な官能基Dと、ラジカル重合性二重結合と、を有する化合物である。
また、「ラジカル重合性二重結合」とは、例えばビニル基における炭素間二重結合である。
(ii)芳香族ビニル単量体としては、スチレン、メチルスチレン、エチルスチレン、クロロスチレン、モノフルオロメチルスチレン、ジフルオロ−メチルスチレン、トリフルオロメチルスチレン等のスチレン類が挙げられる。
(iii)オレフィン系炭化水素単量体としては、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソブチレン、イソプレン、1、4−ペンタジエン等が挙げられる。
(iv)ビニルエステル単量体としては、酢酸ビニル等が挙げられる。
(v)ビニルハライド単量体としては、塩化ビニル、塩化ビニリデン等が挙げられる。
(vi)ビニルエーテル単量体としては、ビニルメチルエーテル等が挙げられる。
本発明の画像形成装置は、前述した本発明の中間転写体を有する以外は、中間転写体を使用する通常の電子写真方式の画像形成装置と同様に構成することができる。このような通常の画像形成装置としては、例えば、複数の現像装置と、各現像装置によって形成された各トナー像が重ねて転写される中間転写体と、を有する画像形成装置が挙げられる。
図1に示すフルカラー画像形成装置1は、支持レール82L、82Rを介して装置本体Aから引き出し可能な筐体8と、複数組の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Kと、転写部としての無端ベルト状中間転写体ユニット7と、記録媒体Pを搬送する無端ベルト状の給紙搬送手段21及び定着手段としてのベルト式定着装置24とを有する。フルカラー画像形成装置1の本体Aの上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。
図3Aは図2に示す中間転写ベルトを製造する概略フロー図である。図3Bは図3Aに示される塗布工程で使用する基体の表面に表面層形成用塗布液を塗布する浸漬塗布装置の一例を示す概略図である。
図4は、図3に示す硬化処理工程で使用している表面層の硬化処理装置の一例を示す概略図である。図4Aは、図3Aに示す硬化処理工程で使用している表面層(保護層)の硬化処理装置の一例を概略的に示す斜視図である。図4Bは、図4Aに示すA−A’に沿って硬化処理装置を切断したときの断面を示す図である。
(IPDIアダクトの合成)
イソホロンジイソシアネート(IPDI)222質量部を、空気下、1Lの4つ口フラスコ内で80℃に加熱後、2−ヒドロキシエチルアクリレート116質量部およびハイドロキノン0.13質量部を2時間かけて滴下し、さらに80℃で3時間反応させて、イソシアネート基1個とビニル基1個を有する化合物(IPDIアダクト)を得た。
片末端メタクリロキシ基含有ポリシロキサン化合物(チッソ社製「サイラプレーンFM−0721」)15質量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート70質量部、ブチルメタクリレート15質量部、メチルイソブチルケトン(MIBK)200質量部を冷却管、攪拌装置、温度計を備えた4つ口フラスコに仕込み、窒素気流下で攪拌しながら80℃まで昇温し、アゾビスイソブチロニトリル3質量部を加えて2時間重合反応を行い、さらにアゾビスイソブチロニトリル1質量部を加えて2時間重合を行った。次いで、IDPIアダクト204質量部、とオクチル酸錫1質量部をメチルエチルケトン(MEK)20質量部で溶かした溶液を約10分間で滴下し、滴下後2時間反応させた。得られた溶液に、不揮発分が10質量%となるようにシクロヘキサノンを添加して、重合体A−1の溶液を得た。重合体A−1の重量平均分子量は約20,000であった。
片末端メタクリロキシ基含有ポリシロキサン化合物(チッソ社製「サイラプレーンFM−0721」)20質量部、グリシジルメタクリレート70質量部、ブチルメタクリレート10質量部、メチルイソブチルケトン(MIBK)200質量部を冷却管、攪拌装置、温度計を備えた4つ口フラスコに仕込み、窒素気流下で攪拌しながら90℃まで昇温し、アゾビスイソブチロニトリル3質量部を加えて2時間重合反応を行い、さらにアゾビスイソブチロニトリル1質量部を加えて2時間重合を行った。次いで、100℃まで昇温し、流入ガスを窒素から空気に変更し、ジメチルベンジルアミン0.7質量部を加え、その後、アクリル酸35質量部を約10分間で滴下し、滴下後10時間反応させた。得られた溶液に、不揮発分が10質量%となるようにシクロヘキサノンを添加して、重合体A−2の溶液を得た。重合体A−2の重量平均分子量は約17,000であった。
片末端メタクリロキシ基含有ポリシロキサン化合物(チッソ社製「サイラプレーンFM−0721」)25質量部、メタクリロイルオキシエチルイソシアネート30質量部、ブチルメタクリレート45質量部、メチルエチルケトン(MEK)200質量部を冷却管、攪拌装置、温度計を備えた4つ口フラスコに仕込み、窒素気流下で攪拌しながら80℃まで昇温し、アゾビスイソブチロニトリル1.6質量部を加えて2時間重合反応を行い、さらにアゾビスイソブチロニトリル0.4質量部を加えて2時間重合を行った。次いで、2−ヒドロキシエチルメタクリレート25.2質量部とオクチル酸錫0.6質量部とをメチルエチルケトン(MEK)20質量部で溶解した溶液を約10分間で滴下し、滴下後2時間反応させた。得られた溶液に不揮発分が20質量%となるようにシクロヘキサノンを添加して、重合体A−3の溶液を得た。重合体A−3の重量平均分子量は約24,000であった。
片末端メタクリロキシ基含有ポリシロキサン化合物(チッソ社製「サイラプレーンFM−0711」)20質量部、グリシジルメタクリレート70質量部、ブチルメタクリレート10質量部、メチルイソブチルケトン(MIBK)200質量部を冷却管、攪拌装置、温度計を備えた4つ口フラスコに仕込み、窒素気流下で攪拌しながら90℃まで昇温し、アゾビスイソブチロニトリル3質量部を加えて2時間重合反応を行い、さらにアゾビスイソブチロニトリル1質量部を加えて2時間重合を行った。次いで、100℃まで昇温し、流入ガスを窒素から空気に変更し、ジメチルベンジルアミン0.7質量部を加え、その後にアクリル酸35質量部を約10分間で滴下し、滴下後10時間反応させた。得られた溶液に不揮発分が10質量%となるようにシクロヘキサノンを添加して、重合体A−4の溶液を得た。重合体A−4の重量平均分子量は約15,000であった。
片末端メタクリロキシ基含有ポリシロキサン化合物(チッソ社製「サイラプレーンFM−0725」)20質量部、グリシジルメタクリレート70質量部、ブチルメタクリレート10質量部、メチルイソブチルケトン(MIBK)200質量部を冷却管、攪拌装置、温度計を備えた4つ口フラスコに仕込み、窒素気流下で攪拌しながら90℃まで昇温し、アゾビスイソブチロニトリル3質量部を加えて2時間重合反応を行い、さらにアゾビスイソブチロニトリル1質量部を加えて2時間重合を行った。次いで、100℃まで昇温し、流入ガスを窒素から空気に変更し、ジメチルベンジルアミン0.7質量部を加え、その後にアクリル酸35質量部を約10分間で滴下し、滴下後10時間反応させた。得られた溶液に不揮発分が10質量%となるようにシクロヘキサノンを添加して、重合体A−5の溶液を得た。重合体A−5の重量平均分子量は約30,000であった。
片末端メタクリロキシ基含有ポリシロキサン化合物(チッソ社製「サイラプレーンFM−0721」)をシクロヘキサノンに溶解し、濃度が20質量%の重合体(ポリシロキサン化合物)A−6の溶液を得た。重合体A−6の重量平均分子量は約5,000であった。
(微粒子P−1の調製)
フィラーである平均粒子径34nmのアルミナ微粒子100体積部に対し、表面処理剤であるメチルハイドロジェンポリシロキサン(共重合型)を15体積部、溶媒(トルエン:イソプロピルアルコール=1:1(体積比)の混合溶媒)400体積部を混合し、湿式メディア分散型装置を使用して分散し、溶媒を除去し、150℃で30分間乾燥して、メチルハイドロジェンポリシロキサンにより表面処理されたアルミナ微粒子P−1を得た。
フィラー及び表面処理剤を下記表2に示すように変更する以外は、微粒子P−1の調製と同様の操作を行い、微粒子P−2〜P−12をそれぞれ得た。微粒子P−1〜P−12の原料を下記表2に示す。
また、表2中、「メチルハイドロジェンポリシロキサン(単一型)」とは、前記モノマー単位Aのみからなるシリコーン鎖からなるメチルハイドロジェンポリシロキサンである。例えば信越化学(株)社製、KF−99等が挙げられる。
(表面層形成用塗布液1の調製)
重合体A−1を25体積部(固形分として)と、微粒子P−1を20体積部と、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA、「M−1」とも表記する)を75体積部と、を、メチルイソプロピルケトン800体積部に混合、溶解し、横型循環分散機(ディスパーマット:英弘精機)に仕込み、またφ0.3mmのジルコニアビーズを充填率80体積%となるように仕込み、1,000rpmで分散を行った。
その後、固形分濃度が5質量%となるようにメチルイソプロピルケトンで希釈し、該希釈液100質量部に対して、光重合開始剤(イルガキュアー379:チバガイギー)0.25質量部を混合した。こうして、表面層形成用塗布液1を調製した。
重合体、微粒子、及びモノマーをそれぞれ下記表3に示すように変えた以外は、表面層形成用塗布液1の調製と同様の操作を行い、表面層形成用塗布液2〜20をそれぞれ得た。なお、表3中、「M−2」は、「ペンタエリスリトールテトラアクリレート(PTA)」である。
(中間転写ベルトの作製)
準備した無端ベルト状の基体(PIベルト)の表面に、図3に示す浸漬塗布装置を使用し、浸漬塗布方法で、乾燥膜厚が2μmとなるように下記塗布条件によって表面層形成用塗布液1を塗布して塗布膜を形成した。その後、図4に示す硬化処理装置を使用し、活性エネルギー線として紫外線を、下記紫外線照射条件によって前記塗布膜に照射し、前記塗布膜を硬化して表面層を形成した。こうして、中間転写ベルト1を作製した。なお、前記塗布膜への紫外線の照射は、光源を固定し、前記塗布膜が表面に形成されたPIベルトを円筒上基体で保持し、この円筒状基体を60mm/sで回転することによって行った。
(塗布条件)
塗布液供給量:1L/min
引き上げ速度:4.5mm/min
(紫外線照射条件)
光源の種類:高圧水銀ランプ(H04−L41:アイグラフィックス(株)製)
照射口からPIベルトの表面までの距離:100mm
照射光量:1J/cm2
照射時間(円筒状基体を回転させている時間):240秒
中間転写ベルト1の実際の耐久性に代わる特性として、中間転写ベルト1の転写率、耐キズ性、耐フィルミング性、及び、中間転写ベルト1の表面からの特定の深さにおけるSi濃度を測定した。
図1に示すフルカラー画像形成装置に中間転写ベルト1を搭載し、露光量を適正化し、20℃、50%RHで、シアン印字率100%のA4画像を中性紙に出力した。図1に示すフルカラー画像形成装置として、本実施例では、コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製bizhub PRO C6500(レーザー露光、反転現像、中間転写体のタンデムカラー複合機)を、実施例の中間転写ベルトの評価用に改造した装置を用いた。
次に、二次転写後の中間転写ベルト1上の転写残トナーを、ブッカーテープにより採取し、白色用紙に貼り付け、分光測色計(コニカミノルタセンシング(株)製、CM−2002)を用い、白色用紙を測色し、予め検量していたトナー重量と測色値の関係から、転写残トナーの重量(B)を求めた。
転写率(η)は、下記式
η=(1−B/A)×100(%)
から求めた。
(転写率の評価基準)
◎:転写率が98%以上100%以下
〇:転写率が95%以上98%未満
△:転写率が90%以上95%未満
×:転写率が90%未満
転写率の評価と同じ方法で100万枚の印刷を行い、印刷前後に中間転写ベルト1の表面状態を観察し、100mm×100mmの領域内にあるキズを数えた。そして、下記の基準に基づいて、中間転写ベルト1の耐キズ性を評価した。
(耐キズ性の評価基準)
◎:100万枚印字後にキズの発生なし
〇:100万枚印字後にキズの発生数が1以上6未満
△:100万枚印字後にキズの発生数が6以上11未満
×:100万枚印字後にキズの発生数が11以上
転写率の評価と同じ方法で100万枚の印刷を行い、印刷前後の中間転写ベルト1の色差ΔEを求めた。中間転写ベルト1の色は、分光測色計(コニカミノルタセンシング(株)製。CM−2002)を用いて測定した。そして、印刷前後の色の値の差ΔEを算出した。下記の基準に基づいて、中間転写ベルト1の耐フィルミング性を評価した。耐フィルミング性が良好であることは、低表面自由エネルギー特性を有することを意味する。
(耐フィルミング性の評価基準)
◎:ΔEが0以上1未満
〇:ΔEが1以上4未満
△:ΔEが4以上6未満
×:ΔEが6以上
中間転写ベルト1を、1辺がおよそ10mmとなるように切り出して試料を用意する。Arイオンを用いた下記デプスプロファイル測定条件にて、前記試料の表面を1回に50秒間ずつ掘削する。
(デプスプロファイル測定条件(Arイオン))
掘削時間:50秒/回
加速電圧:1,000eV
電流:LOW
掘削深度:0.13nm/秒
<ESCA分析条件>
測定装置:K−Alpha(サーモサイエンティフィック社製)
測定光源:Al(モノクロメータ)
ビーム径:400μm
中和銃:ON
スペクトル:Narrowモード
測定元素:C、O、Si
パスエネルギー:50eV
ステップサイズ:0.1eV
下記表3に示すように、表面層形成用塗布液1に変えて表面層形成用塗布液2〜16をそれぞれ用いた以外は実施例1と同様の操作を行い、中間転写ベルト2〜16を作製した。そして中間転写ベルト2〜16を、中間転写ベルト1と同様に評価した。中間転写ベルト2〜16の表面層形成用塗布液の種類とその材料、及び中間転写ベルトの評価結果を、それぞれ下記表3に示す。
下記表3に示すように、表面層形成用塗布液1に変えて表面層形成用塗布液17、20をそれぞれ調製した。表面層形成用塗布液17及び表面層形成用塗布液20では微粒子P−1が分散しなかった。よって、これらの表面層形成用塗布液による表面層の作製と、中間転写ベルトの評価を行わなかった。比較例1、4における表面層形成用塗布液の種類とその材料をそれぞれ下記表3に示す。
下記表3に示すように、表面層形成用塗布液1に変えて表面層形成用塗布液18、19をそれぞれ用いた以外は実施例1と同様の操作を行い、中間転写ベルト18、19を作製した。そして中間転写ベルト18、19を、中間転写ベルト1と同様に評価した。比較例2、3における表面層形成用塗布液の種類とその材料、及び中間転写ベルトの評価結果を、それぞれ下記表3に示す。
1Y、1M、1C、1K 感光体
2Y、2M、2C、2K 帯電手段
3Y、3M、3C、3K 露光手段
4Y、4M、4C、4K 現像手段
5A 二次転写ローラ
5Y、5M、5C、5K 一次転写ローラ
6A、6Y、6M、6C、6K クリーニング手段
7 無端ベルト状中間転写体ユニット
8 筐体
9 中間転写ベルトの製造工程
9a 基体製造工程
9b 塗布工程
9b1 浸漬塗布装置
9b2a 塗布槽
9b2a1 開口部
9b2a2 底部
9b2a3 側壁
9b2a4 塗布液供給口
9b3 供給部
9b3a ボールネジ
9b3b 駆動部
9b3c 制御部
9b3d 昇降部材
9b3e ガイド部材
9b3f 保持部材
9b4 オーバーフロー液の受け槽
9b41 蓋
9b42 孔
9b43 塗布液戻し口
9b5 塗布液供給タンク
9b6 送液ポンプ
9b8 攪拌用の羽根
9c 表面層形成用塗布液調製工程
9c1 表面層形成用塗布液調製容器
9c2 攪拌機
9c3 送液管
9d 硬化処理工程
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
11Y、11M、11C、11K 脂肪酸金属塩を塗布する手段
20 給紙カセット
21 給紙搬送手段
22A、22B、22C、22D 中間ローラ
23 レジストローラ
24 定着装置
25 排紙ローラ
26 排紙トレイ
70 中間転写ベルト
70a 無端ベルト状基体
70b 表面層
71、72、73、74、76、77 ローラ
82L、82R 支持レール
200 硬化処理装置
201 活性エネルギー線照射装置
201a 筐体
201b 活性エネルギー線源
201c 照射口
202 保持装置
202a 第1保持台
202b 第2保持台
202c 駆動用モーター
202d 軸受け部
203 円筒状又は円柱状部材
270 熱ローラ定着器
A 装置本体
E 無端ベルト状基体70aの厚さ
F 表面層70bの厚さ
L 照射口201cと無端ベルト状基体70aの表面層形成用塗膜表面までの距離
P 記録媒体
S 表面層形成用塗布液
SC 原稿画像読み取り装置
Claims (6)
- 基体と、前記基体の表面を覆う表面層とを有する、電子写真方式の画像形成装置に使用する中間転写体において、
前記表面層が、活性エネルギー線硬化型組成物と、金属酸化物微粒子と、を含む表面層形成用塗布液の塗布膜に、活性エネルギー線を照射して形成され、
前記活性エネルギー線硬化型組成物は、1つ以上のポリオルガノシロキサン鎖A、及び3つ以上のラジカル重合性二重結合を含む、重量平均分子量5,000〜100,000のビニル共重合体と、多官能(メタ)アクリレートと、を含み、
前記金属酸化物微粒子は、ポリオルガノシロキサン鎖Bを含む表面処理剤により表面処理されている、中間転写体。 - 前記表面層の表面から前記表面層の総厚に対して2〜5%の深さのSi濃度が1〜10%であることを特徴とする請求項1に記載の中間転写体。
- 前記金属酸化物微粒子の含有量が、前記活性エネルギー線硬化型組成物100体積部に対して、10〜100体積部であることを特徴とする請求項1又は2に記載の中間転写体。
- 前記ビニル共重合体の含有量が、前記活性エネルギー線硬化型組成物100体積部に対して1〜10体積部であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の中間転写体。
- 前記基体が無端ベルトである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の中間転写体。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の中間転写体を有することを特徴とする画像形成装置。
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