JP6025541B2 - 電子写真用部材、中間転写体、画像形成装置、及び、電子写真用部材の製造方法 - Google Patents

電子写真用部材、中間転写体、画像形成装置、及び、電子写真用部材の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、複写機及びプリンタの如き電子写真方式の画像形成装置において使用できる電子写真用部材、中間転写体及び該電子写真用部材を用いた画像形成装置、並びに、電子写真用部材の製造方法に関する。
近年、複写機やプリンタの電子写真方式の画像形成装置において、高画質カラー画像を得ることができる画像形成装置が上市されてきている。一般に高画質のカラー画像を得る場合、まず各色のトナー画像を各色ごとに現像したのち中間転写体に順次転写し、中間転写体上にカラー画像を形成する。次に、この中間転写体上に形成されたカラー画像を転写材に一括再転写し、画像ズレの少ない高画質カラー画像を得る。ここで用いられる中間転写体は、半導電性のベルトが一般的で、代表的なものとしては熱硬化性樹脂であるポリイミドやポリアミドイミド中にカーボンブラックを分散させてベルトとしたものが挙げられる。このような中間転写ベルトは、樹脂ワニスあるいは樹脂前駆体であるポリアミド酸ワニスにカーボンブラックを分散させた分散液を塗膜化し、焼成することにより得ることができる。これに対し、最近では熱可塑性樹脂中にカーボンブラックを分散させた樹脂組成物を溶融押出し成形によってベルトを製造することが検討されている。これは熱可塑性樹脂が溶融押出し成形を行うことが可能であり、環境負荷の面やコスト面において熱硬化性樹脂より優位性があるためである。
そうした中で、高速及び高耐久性の求められる画像形成装置では、半導電性ベルトの更なる転写特性の向上が求められている。その一つとして半導電性ベルトを表面加工し転写特性を向上させるという提案がなされている。特許文献1及び2では、半導電性ベルトの表層の付着力を減少させるために、半導電性ベルトの表層に撥水性及び撥油性を有するフッ素化合物をコーティングすることで、転写効率を高めようとする取り組みがなされてきている。
特開2009−192901号公報 特開2007−316622号公報
上記のように、転写効率を向上させる目的で中間転写体の表層にフッ素化合物をコーティングすることが提案されているが、このような中間転写体であっても繰り返し画像を出力した場合、中間転写体から転写材への転写において、中間転写体の表層の劣化に起因した転写画像の画質の低下が発生することがあることが分かった。さらにこのような現象が発生するメカニズムについて検討したところ、その原因として、転写時の放電による中間転写体の表面の化学的劣化、及び、クリーニング時の表層の削れなどによる中間転写体の表面の物理的劣化が考えられた。
このように、繰り返し印刷した時であっても中間転写体の表層の高い転写効率を維持することができる耐久性の高い中間転写体の開発が望まれる。特に、印刷速度が高速である画像形成装置に対しては、この多数枚印刷時の転写性能の維持が優れたものが望まれる。
本発明の目的は、耐久性が向上し、繰り返し画像を出力し続けても、その転写特性を維持させることができる電子写真用部材を提供することにある。
また、本発明の目的は、耐久性が向上し、繰り返し画像を出力し続けても、その転写特性を維持させることができる中間転写体を提供することにある。
また、本発明の目的は、繰り返し画像出力を行った時であっても画像品位が低下しにくく、長期にわたって良好な画像を印刷することができる画像形成装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、繰り返し画像を出力し続けても、その転写特性を維持させることができる電子写真用部材の製造方法を提供することにある。
本発明は、基層と表層とを有する電子写真用部材において、該表層は、バインダー樹脂、パーフルオロポリマー微粒子、フッ素樹脂分散剤、及び、フッ素化合物を有し、該パーフルオロポリマー微粒子は、表面に該フッ素化合物を担持しており、該フッ素化合物は、パーフルオロポリエーテル化合物またはパーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物であることを特徴とする電子写真用部材である。
さらに本発明は、第1の画像担持体上に形成されたトナー画像を中間転写体に1次転写し、その後、該中間転写体上に1次転写されたトナー画像を第2の画像担時体上に2次転写して画像を得る画像形成装置に使用される中間転写体において、該中間転写体が、上記電子写真用部材であることを特徴とする中間転写体である。
さらに本発明は、第1の画像担持体上に形成されたトナー画像を中間転写体に1次転写し、その後、該中間転写体上に1次転写されたトナー画像を第2の画像担時体上に2次転写して画像を得る画像形成装置において、該中間転写体が、上記電子写真用部材であることを特徴とする画像形成装置である。
さらに本発明は、上記電子写真用部材の製造方法であって、該パーフルオロポリマー微粒子、該フッ素樹脂分散剤及び該フッ素化合物を有する混合液を塗工する塗工工程、及び、該重合性モノマーを重合する重合工程を経ることによって該基層上に表層を形成することを特徴とする電子写真用部材の製造方法である。
本発明の電子写真用部材を用いることによって、耐久性が向上し、繰り返し画像を出力し続けても、その転写特性を維持させることができる。
また、本発明の中間転写体を用いることによって、耐久性が向上し、繰り返し画像を出力し続けても、その転写特性を維持させることができる。
また、上記電子写真用部材を中間転写体として有する画像形成装置は、繰り返し画像出力を行った時であっても画像品位が低下しにくく、長期にわたって良好な画像を印刷することができる。
また、上記の電子写真用部材の製造方法によって、耐久性が向上し、繰り返し画像を出力し続けても、その転写特性を維持させることが可能である電子写真用部材を製造することができる。
本発明を用いた画像形成装置の構成の説明図である。 最表面除去工程を経ないで作製した本発明の電子写真用部材の断面の模式図である。 最表面除去工程を経て作製した本発明の電子写真用部材の断面の模式図である。 繰り返し画像を出力した後の本発明の電子写真用部材の断面の模式図である。 中抜けの現象を説明するための模式図であり、(a)は中抜けが発生していない画像を示し、(b)は中抜けが発生した画像を示す。
以下、本発明に係る電子写真用部材について更に詳しく説明する。
まず、図1を参照しながら、本発明の電子写真用部材を中間転写体として用いた画像形成装置を説明する。
図1の画像形成装置100は、電子写真方式のカラー画像形成装置(カラーレーザープリンタ)である。
図1に示す画像形成装置100には、中間転写体である中間転写ベルト7の平面部に沿って、その移動方向に順に、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色成分の画像形成部である画像形成ユニットPy、Pm、Pc、Pkが配設されている。ここで、1Y、1M、1C、1Kはそれぞれ電子写真感光体、2Y、2M、2C、2Kはそれぞれ帯電ローラ、3Y、3M、3C、3Kはそれぞれレーザー露光装置、4Y、4M、4C、4Kはそれぞれ現像器、5Y、5M、5C、5Kはそれぞれ1次転写ローラを示す。各画像形成ユニットの基本的な構成は同一であるので、画像形成ユニットの詳細については、イエロー画像形成ユニットPyについてのみ説明する。
イエロー画像形成ユニットPyは、像担持体としてドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラム又は第1の画像担持体とも称する)1Yを有する。感光ドラム1Yは、アルミシリンダを基体として、その上に電荷発生層、電荷輸送層及び表面保護層を順に積層して形成したものである。
また、イエロー画像形成ユニットPyは、帯電手段としての帯電ローラ2Yを備えている。帯電ローラ2Yに帯電バイアスを印加することで、感光ドラム1Yの表面は一様に帯電される。
感光ドラム1Yの上方には、画像露光手段としてのレーザー露光装置3Yが配設されている。レーザー露光装置3Yは、一様に帯電された感光ドラム1Yの表面を画像情報に応じて走査露光して、イエロー色成分の静電潜像をその感光ドラム1Y表面に形成する。
感光ドラム1Yに形成された静電潜像は、現像手段としての現像器4Yによって現像剤であるトナーによって現像される。つまり、現像器4Yは、現像剤担持体である現像ローラ4Ya、現像剤量規制部材である規制ブレード4Ybを備えており、また現像剤であるイエロートナーを収容している。イエロートナーが供給された現像ローラ4Yaは、現像部において感光ドラム1Yと軽圧接されており、感光ドラム1Yと順方向に速度差を持って回転される。現像ローラ4Yaによって現像部に搬送されたイエロートナーは、現像ローラ4Yaに現像バイアスを印加することで、感光ドラム1Yに形成された静電潜像に付着する。これにより、感光ドラム1Yに可視像(イエロートナー画像)が形成される。
中間転写ベルト7は、駆動ローラ71、テンションローラ72、従動ローラ73に張架されており、感光ドラム1Yと接触して図中矢印の方向に移動(回転駆動)される。そして、1次転写部Tyに到達した感光ドラム上(第1の画像担持体上)に形成されたイエロートナー画像は、中間転写ベルト7を介して感光ドラム1Yに対向して圧接されている1次転写部材である1次転写ローラ5Yによって、中間転写ベルト7上(中間転写体上)に1次転写される。
同様に、以上の作像動作を、中間転写ベルト7の移動に伴ってマゼンダ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各ユニットPm、Pc、Pkにおいて行い、中間転写ベルト7上にイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの4色のトナー画像を積層する。4色のトナー層は中間転写ベルト7の移動に従って搬送され、2次転写部T’において、2次転写手段としての2次転写ローラ8により、所定のタイミングで搬送されてくる転写材S(以下、第2の画像担持体とも称する)上に一括転写される。このような2次転写においては通常十分な転写率を確保するために数kVの転写電圧を印加するが、その際に転写ニップ近傍において放電が発生することがある。なお、この放電が転写部材の化学劣化の一因となっている。
転写材Sは、転写材収納部であるカセット12に収納されており、ピックアップローラ13によって機内に分離供給され、搬送ローラ対14、レジストローラ対15によって中間転写ベルト7に転写された4色のトナー画像と同期をとられて2次転写部T’まで搬送される。
転写材Sに転写されたトナー画像は、定着器9によって定着されて、例えばフルカラーの画像となる。定着器9は、加熱手段を備えた定着ローラ91と加圧ローラ92とを有し、転写材S上の未定着トナー画像を加熱、加圧することで定着する。
その後、転写材Sは搬送ローラ対16、排出ローラ対17などによって機外に排出される。
中間転写ベルト7のクリーニング手段でありクリーニングブレード11が、中間転写ベルト7の駆動方向の2次転写部T’の下流に配設されており、2次転写部T’において転写材Sに転写されずに中間転写ベルト7に残った転写残トナーを除去する。
以上説明したように感光体から中間転写ベルト、中間転写ベルトから転写材へトナー画像の電気的転写プロセスが繰り返し行われる。また、多数の転写材へ記録を繰り返すことで電気的転写プロセスが更に繰り返し行われることになる。
本発明者らによる画像出力試験によれば、上記特開2009−192901号公報で記載されているように表層に付着性の低い撥水性及び撥油性を有するフッ素化合物によるコーティングを施した中間転写ベルトを用いることで転写時の画質劣化を改善させることができる。
しかしながら、本発明者らによる更なる画像出力試験によれば、上記撥水性及び撥油性を有するフッ素化合物でコーティングされた中間転写体は印刷初期の画質出力は改善されたものの、画像出力を引き続き行った場合、転写プロセスが繰り返されることで、上記特開2009−192901号公報に記載されていたような中間転写体であっても、徐々に転写特性が低下し、上記撥水性及び撥油性を有するフッ素化合物のコーティングをしない場合と同等のレベルまで画質が低下することがあった。この現象は、中間転写体の表面にコーティングされた撥水性及び撥油性を有するフッ素化合物が転写プロセスにおいて、一つは転写時の高電圧の印加による放電による中間転写体の表面の化学的劣化、一つはクリーニング時の表層の削れなどによる中間転写体の表面の物理的劣化が原因であると考えられる。その中でも、特に上記化学的劣化及び/または物理的劣化によって生じる中間転写体の表面の潤滑性に寄与していたフッ素化合物の消失による影響が大きい原因であると発明者らは考えている。そのような考えに至った理由は以下の通りである。
第1に、このような現象が粉砕系のトナーに多く見られる現象であったことから、粉砕系のトナー表面に存在するワックスの如きトナー中の成分が中間転写体に付着することによって、中間転写体の表面の特性が変化したという疑いが持たれていたが、繰り返し画像出力ののち、溶剤を用いて中間転写体の表面に付着したトナー中の成分を入念に拭き取ったが、画像劣化は回復しなかった。
第2に、物質の表面付近の化学組成を分析することができるX線光電子分光法(XPS)で中間転写体の表面を測定すると、中間転写体の表面に潤滑性を有するフッ素化合物によるコーティングを施した後の印刷初期の中間転写体の表層には、10原子%以上30原子%以下の量のフッ素原子が存在していたが、千枚以上の画像出力を重ねた後には、このフッ素原子の量が数原子%以下に減少していた。
第3に、中間転写体の表面におけるヘキサデカンの接触角においても、印刷初期では40°以上あるが、数千枚以上の繰り返し画像出力を行った場合、20°以下となった。
以上の点から、繰り返し画像を出力した場合、中間転写体の転写性が低下するのは、転写性を向上させていたフッ素化合物の消失によるものであると考えるのが妥当である。
本発明はこのような課題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明の電子写真用部材は、基層と表層とを有し、該表層は、バインダー樹脂、パーフルオロポリマー微粒子、フッ素樹脂分散剤、及び、フッ素化合物を有し、該パーフルオロポリマー微粒子は、表面に該フッ素化合物を担持しており、該フッ素化合物は、パーフルオロポリエーテル化合物またはパーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物であることを特徴とする。
なお、本発明の電子写真用部材は、ベルトあるいはその他の形態で使用することが可能であり、形態の選択は自由であり、用途に合うように好適な形態にて使用することが出来る。その中でも、前述のような画像形成装置では、シームレスベルトの形態で用いることが好ましい。
以下に電子写真用部材の構成について、ベルト形状のものを例に挙げて説明する。
まず、本発明の電子写真用部材における基層であるが、代表的には、樹脂に導電剤を含有させた半導電性のベルトが挙げられる。基層に用いる樹脂としては、熱硬化性及び熱可塑性いずれの樹脂を使用することも可能であるが、代表的には高強度かつ高耐久性から、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、または、ポリエステルが使用される。この樹脂は単一のものでもよく、ブレンド、アロイされた混合体でもよく、目的とされる機械強度などの特性に応じて最適に選択される。
導電剤としては、電子伝導性物質またはイオン電導性物質を用いることが可能である。前者としてはカーボンブラック、アンチモンドープの酸化錫、酸化チタン、または、導電性高分子が使用可能であり、後者としては、過塩素酸ナトリウム、リチウムやカチオン性あるいはアニオン性のイオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、オキシアルキレン繰り返しユニットを持つオリゴマー、または、ポリマー化合物も使用可能である。
上記基層は、体積抵抗率が1.0×10Ω・cm以上1.0×1012Ω・cm以下であることが好ましい。また、表面抵抗率が1.0×10Ω/□以上1.0×1014Ω/□以下であることが好ましい。基層の体積抵抗率を上記の範囲に設定することによって、連続駆動時のチャージアップや転写バイアス不足による画像不良を更に低減させることができる。また、基層の表面抵抗率を上記の範囲に設定することによって、転写材Sが中間転写ベルト7から離れる際の剥離放電やトナー飛散による画像不良を更に低減させることができる。上記の特性は、基層上に表層を形成した後の電子写真用部材の電気抵抗についても同様のことが求められる。このため、電子写真用部材の表層も半導電性であることが好ましい。表層の体積抵抗率や表面抵抗率を調整するために導電剤を含むことが好ましい。導電剤は基層に用いるものを同様に使用することが出来る。
基層の形成は、例えば、ポリイミドなどの熱硬化性樹脂の場合、導電剤であるカーボンブラックを、ポリイミド前駆体もしくは可溶性ポリイミド中に溶剤とともに分散してワニスとし、遠心成型などの装置を用いてコーティング、焼成工程を経てシームレスベルトとして成型することができる。
ベルトの膜厚は、転写ベルトあるいは中間転写ベルトとして用いる場合は30μm以上150μm以下であることが好ましい。
また、熱可塑性樹脂の場合、導電剤であるカーボンブラックと樹脂、必要であれば添加剤を混合し、2軸の混練装置の如き混練手段で溶融混練して半導電性のペレットを作成する。次に該樹脂組成物を溶融押出しによりシート、フィルムあるいはシームレスベルト形状に押出す方法により半導電性ベルトを得ることが出来る。熱プレス、射出成型を使用して成型することもできる。
また、本発明の電子写真用部材の一つである中間転写体の如き中間転写ベルトの製造方法には、特に限定は無く、どのような製造方法を用いても良い。例えば、シームレスベルトを得る方法としては、シートを押出しにより成形したのち繋ぎ合わせてシームレス化する方法(例えば特開平8−187773)や円筒ダイスから押出しベルトとする方法(例えば特開2001−13801)がある。以下に、本発明で好適に用いうる製造例として、1軸スクリューを持つ溶融押出し機とスパイラル状の環状ダイを用いて当該ダイの環状リップよりシームレス体として押出す方法について記す。
まず、1軸スクリューを持つ溶融押出し機に樹脂組成物を投入し、スパイラル状の環状ダイの環状リップよりシームレス体として樹脂組成物を押出す。押出し後に冷却ロールあるいは内部冷却マンドレル方式によって内径を制御して引き取り、それらを押出し方向に垂直にカットすることによりシームレスベルトを得ることが出来る。ダイのリップのクリアランスは2.0mm以下であることが好ましく、より好ましくは1.0mm以下である。ベルトの膜厚は、転写ベルトあるいは中間転写ベルトとしては30μm以上150μm以下が好ましく、ダイより押出す際の引張り条件を制御することにより所望の厚みとすることが出来る。機械強度、耐久強度を強化する目的で、結晶化処理を施すことが好ましく、一般に用いる樹脂のガラス転移温度(Tg)以上の温度でアニーリング処理することで結晶化を促進することが出来る。このようにして得られた中間転写ベルトは、機械強度及び耐久強度に優れ、耐磨耗性、耐薬品性、摺動性、強靭性、及び、難燃性も優れたものを作成することが可能である。例えばJIS K 7113によって引張り試験を行うときわめて優れた機械強度を有していることがわかる。
なお、中間転写体の引張り弾性率は、1.5GPa以上であることが好ましく、より好ましくは2.0GPa以上、更に好ましくは2.5GPa以上、最も好ましくは3.0GPa以上である。また、中間転写体の引張り破断伸びは、引張る前の中間転写体の長さを基準に10%以上であることが好ましく、より好ましくは20%以上である。この要件を満たすことによって、耐久性という点においても極めて優れていることがわかる。また、屈曲疲労試験としてはJIS P 8115が知られているが、本発明の中間転写体はこの屈曲疲労試験においても優れた特性を発揮する。
次に本発明の電子写真用部材の表層について説明する。本発明では、電子写真用部材の表層は、バインダー樹脂、パーフルオロポリマー微粒子、フッ素樹脂分散剤、及び、フッ素化合物を有し、該パーフルオロポリマー微粒子は、表面に該フッ素化合物を担持しており、該フッ素化合物はパーフルオロポリエーテル化合物またはパーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物であることを特徴とする。
バインダー樹脂としては、スチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、シリコーン樹脂及びポリビニルブチラール樹脂が用いられ、それらの混合樹脂も用いることができる。その中でも特に、メタクリル樹脂またはアクリル樹脂(以下、これらを総称してアクリル系樹脂と呼ぶこととする)は、本発明の電子写真用部材の表層を構成するパーフルオロポリマー微粒子、フッ素樹脂分散剤、及び、フッ素化合物を湿式で好適に均一分散させることが可能であるため、好ましく用いられる。具体的にはアクリル系樹脂を形成するための重合性モノマー、溶媒、パーフルオロポリマー微粒子、フッ素樹脂分散剤、及び、フッ素化合物を湿式分散装置で均一分散し、その分散性液体を基層上にバーコートまたはスプレーコートなどの方法でコートし、溶媒を乾燥除去したのち、熱硬化、電子線硬化またはUV硬化の如き硬化方法で重合して最終的な表層を形成する。このとき、重合を行うための重合開始剤を適宜使用してもよい。またその他先述した導電剤、酸化防止剤、レベリング剤、架橋剤及び難燃剤の如き公知の添加剤を適宜配合して使用してもよい。この表層の膜厚は、実機耐久条件での摩耗及び損耗に対する耐久性を考慮すると1μm以上であることが好ましく、また、ベルトを張架したときの耐屈曲性を考慮すると10μm以下が好ましい。表層の膜厚についての成膜条件(例えば固形分濃度、成膜速度)を調整することにより適宜所望の膜厚を形成することが可能である。
アクリル系樹脂を形成するための重合性モノマーとしては、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、アルキルアクリレート、ベンジルアクリレート、フェニルアクリレート、エチレングリコ―ルジアクリレート及びビスフェノールAジアクリレートの如きアクリレート、並びに、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、アルキルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、エチレングリコ―ルジメタクリレート及びビスフェノールAジメタクリレートの如きメタクリレートが使用可能である。また、ウレタンアクリレートオリゴマーやエポキシアクリレートオリゴマーの如き分子量が1000以上の反応性基を有するオリゴマーを用いることも可能である。さらに、塗料として上市されているものを用いることも可能である。
パーフルオロポリマー微粒子は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(いわゆるPTFE)の微粒子、または、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体(いわゆるPFA)の微粒子を使用することが可能であり、製品としては、ダイキン工業(株)製のルブロンL−2、L−5、三井・デュポン フロロケミカル(株)製のMP1100、MP1200、旭硝子(株)製のフルオンL150J、L155J、Shamrock Technology Inc.製のSST―3が挙げられる。本発明において、該パーフルオロポリマー微粒子は一次粒子として出来るだけ小さいものが好ましく、具体的には平均の直径が5nm以上1μm以下であることが好ましい。
また、本発明では、パーフルオロポリマー微粒子をバインダー樹脂中に均一に分散させるためにフッ素樹脂分散剤を用いる。フッ素樹脂分散剤は、パーフルオロアルキル鎖と炭化水素に親和性のある部位を持ち、親フッ素と嫌フッ素の両親媒性を有する両親媒性樹脂であることが好ましい。具体的には、界面活性剤、両親媒性ブロックコポリマー、及び、両親媒性グラフトコポリマーが挙げられる。その中でも、(i)フルオロアルキル基を有するビニルモノマーと、アクリレートまたはメタクリレートとを共重合させて得られるブロック共重合体、または、(ii)フルオロアルキル基を有するアクリレートまたはメタクリレートと、ポリメチルメタクリレートを側鎖に有するメタクリレートマクロモノマーとを共重合させて得られる櫛型グラフト共重合体であることが好ましい。上記(i)のブロック共重合体としては、日本油脂(株)製のモディパーF200、F210、F2020、F600、FT−600があり、上記(ii)の櫛型グラフト共重合体としては、フッ素系グラフトポリマーとしては、東亜合成(株)製のアロンGF−150、GF−300、GF−400がある。
本発明においてフッ素化合物は、パーフルオロポリエーテル化合物(以下、PFPEとも称する)またはパーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物である必要がある。パーフルオロポリエーテル化合物は、パーフルオロアルキレンエーテルを繰り返し単位とするオリゴマー又はポリマーを総称して呼ばれており、具体的にはパーフルオロメチレンエーテル、パーフルオロエチレンエーテル、及び、パーフルオロプロピレンエーテルが挙げられる。本発明ではそのいずれのパーフルオロポリエーテル化合物も使用することが可能である。
具体的に使用することができるPFPEについて説明する。PFPEとしては、オイル状のポリマーであるフッ素オイルとして知られているものがあり、具体的には、ダイキン工業のデムナム、デュポン社のクライトックス、ソルベイソレクシス社のフォンブリンが使用可能である。その中でも電子写真用部材の表層のバインダー樹脂やパーフルオロポリマー微粒子となじみやすいものが好ましい。具体的には、フッ素を含有していないアルキルユニットを末端に持つPFPEであるソルベイソレクシス(株)のFluorolink MD500,MD700,5101X,5113X, AD1700,Fomblin MD40やダイキン工業(株)のオプツールDAC−HPや信越化学工業(株)のKY1203があり、アクリル基以外ではシリル基を有するPFPEであるソルベイソレクシス(株)のFluorolink S10や、ダイキン工業(株)のオプツールDAC−DSX、信越化学工業(株)のKY164、KY108が挙げられる。
次に、パーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物について説明する。パーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物としては、表層のバインダー樹脂やパーフルオロポリマー微粒子となじみやすいものが好ましい。具体的には、(a)ハイパーブランチ構造を有したフッ素系撥水撥油剤である日産化学工業(株)のHYPERTECH FA−200,FA−E−50,FX−O12、及び、ヘキサフルオロプロペンオリゴマーを含有するフッ素系撥水撥油剤であるネオス(株)のフタージェント600A、601Aの如きトリフルオロメチル基を有する分岐状ポリマー化合物や、(b)DIC(株)のメガファックF−552、F−555、F−558、RS−72−K、RS−75の如きトリデカフルオロヘキサン基を有する分岐状ポリマー化合物が挙げられる。
一般にPFPE及びパーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物は、ポリテトラフルオロエチレンの如きフッ素樹脂に比べ、その表面自由エネルギーが低い。このことが本発明においてPFPE及びパーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物を特徴的に使用する所以となっている。すなわち本発明においては、パーフルオロポリマー微粒子とフッ素樹脂分散剤、及び、フッ素化合物であるPFPEまたはパーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物をバインダー樹脂中に分散させて使用するが、この中で最も表面自由エネルギーが小さなPFPEまたはパーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物が、膜形成過程で最表面の自由エネルギーを最小化するために最表層に優先的に配置されるとともに、表面自由エネルギーがパーフルオロポリマー微粒子より小さいこと及びバインダー樹脂との間での嫌フッ素、親フッ素の親和性相互作用により、容易にパーフルオロポリマー微粒子表面をも濡らす形で該粒子に担持される。この2つの事項が本発明の作用効果に関係すると本発明者らは考えており、具体的には前者が最表面を低表面自由エネルギー化し、そのことが本発明の画像形成装置使用初期において、2次転写時のトナーの好適な離型性及び転写性に作用しているものと考えられる。そして、後者の構造が、好適な離型性、良好な転写特性をつかさどる低表面自由エネルギー成分のPFPEまたはパーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物を膜の最表層だけでなく膜中にも存在させることができ、画像出力を重ねたとき消失されてしまう最表層のPFPEまたはパーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物といったフッ素化合物を補う役割を持ち、表層が消失していくと同時に新しいPFPEまたはパーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物を有する表層が現れることでトナーに対する好適な離型性及び転写特性を保持しているものと考えられる。
PFPE及びパーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物の表面自由エネルギーについては、PFPEまたはパーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物を含有する膜形成して、各種溶媒を用いて接触角を測定し、その値から算出する方法が一般的に知られており、協和界面科学社の自動接触角計 DM−501などを用いて測定し、算出することが可能である。なお、本発明者らによると、ポリテトラフロオロエチレンの表面自由エネルギーは23mN/m、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体、いわゆるPFAの表面自由エネルギーは22mN/mであった。
以上の考え方に基づいて、本発明の電子写真用部材の表層に用いられるパーフルオロポリマー微粒子の含有量は表層を形成する全固形分に対して10質量%以上であることが好ましく、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは30質量%以上である。また、分散性が好適に確保可能な範囲として80質量%程度を上限とすることが好ましい。また、フッ素樹脂分散剤の含有量は、表層を形成する全固形分に対して1質量%以上10質量%以下であることが好ましい。また、PFPE及びパーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物の含有量は、膜最表層に界面活性剤などが単分子層を形成すると同様のメカニズムとそれに由来する厚み分相当量及びパーフルオロポリマー微粒子表層に担持される相当量を前後する程度を見込むことが妥当なことから、表層を形成する全固形分に対して0.1質量%以上5質量%以下が好ましく、より好ましくは0.3質量%以上3質量%以下である。さらに、PFPE及びパーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物の含有量は、パーフルオロポリマー微粒子に好適に濡れて、担持されるという点から、該パーフルオロポリマー微粒子に対し質量基準で5分の1以下、更に好ましくは10分の1以下であることが好ましい。
以下に本発明の電子写真用部材の具体的な製造方法の一例について説明する。
基層上に、重合性モノマー、パーフルオロポリマー微粒子、フッ素樹脂分散剤及びフッ素化合物を有する分散体を塗工する塗工工程、及び、重合性モノマーを重合する重合工程を経ることによって該基層上に表層を形成し、電子写真用部材を製造することが好ましい。
具体的には、重合性モノマー、パーフルオロポリマー微粒子、フッ素樹脂分散剤、及び、フッ素化合物を混合し、撹拌型ホモジナイザー及び超音波ホモジナイザーで分散を行い、分散体を得る。この時、溶媒、硬化剤、導電剤及び添加剤を併せて混合し、分散体を作製してもよい。ここで、溶媒としては、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、及び、エチレングリコールを用いることができる。また、硬化剤としては、光重合開始剤、及び、熱重合開始剤を用いることができる。また、添加剤としては、フィラー粒子、着色剤、及び、レベリング剤を用いることができる。
得られた分散体を基層であるベルト上にバーコートもしくはスプレーコートによって塗工し、60℃〜90℃の温度で乾燥し溶媒を留去したのち、重合性モノマーを熱、紫外線または電子線によって重合させることによって、本発明の電子写真用部材を得ることができる。また、ベルトへの塗工方法としてリングコート法も使用できる。この電子写真用部材の断面を走査型電子顕微鏡(SEM、日立製作所製S−4800)で観察するとほとんど全面でパーフルオロポリマー微粒子の一次粒子で分散している様子が観察された。PFPEをパーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物に変更した場合も同様の方法で製造することができる。
走査型電子顕微鏡による観察結果及び前記した表面自由エネルギーの測定値から上記説明したように、フッ素化合物がパーフルオロポリマー微粒子表面に担持されていることがわかる。
このようにして得られた表層を有する電子写真用部材の断面構成を模式的に示したのが図2である。図2の21は基層、22は表層のバインダー樹脂、23は表層に存在するパーフルオロポリマー微粒子、24はPFPEまたはパーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物の如きフッ素化合物である。前述したようにフッ素化合物は、主に電子写真用部材の最表面に存在するものとパーフルオロポリマー微粒子表面に担持されて存在するものがある。このうち、最表面に存在するフッ素化合物がそれほど多くなければ問題ないが、過剰に多くなった電子写真用部材を中間転写体として用いた場合、二次転写効率が良好になる反面、印刷の初期において、感光体から中間転写体へトナーを転写させる一次転写の際に、中間転写体のトナー付着性が著しく小さいため、図5(b)に示すように画像転写時に画像の輪郭部以外が十分に転写されない、いわゆる中抜けとよばれる現象が発生することがある。
そこで、図3に示すように、図2の構成から中間転写体の表層の最表面を除去する最表面除去工程を経ることで、表面層内部に存在するパーフルオロポリマー微粒子に担持されたフッ素化合物を最表面に出現させることが出来る。除去する厚さとしては、最表面から20nm以上2000nm以下除去するのが好ましく、更に好ましくは30nm以上2000nm以下である。これは、最表面を覆うフッ素化合物を除去しつつ、パーフルオロポリマー粒子を露出させるために好ましい量である。この形態では該フッ素化合物がパーフルオロポリマー粒子に担持された状態で最表面に点在することになるため、極端な低付着性は発現せず一次転写時の中抜け欠陥が発生しにくい状態を作り出せる。
このような状態を作製する方法としては、最表面を均一に除去できる各種の方法を使用することができる。中でも、プラズマ処理、アルカリ処理及び機械研磨処理からなる群により選択される少なくとも一つの処理を施すことによって、該表層の最表面を除去することが好ましい。
プラズマ処理の場合は、アルゴン、酸素、窒素、四フッ化炭素等各種ガスを単独あるいは混合して使用することでき、高周波、アーク放電等プラズマ生成条件も従来の手法を使用して処理を施すことができる。表層の不要な化学的変化を抑制するためにリモート照射するのが好適である。この手法は装置的に比較的高コストになるがプラズマ照射のみで終了できる利点がある。
アルカリ処理の場合は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の強アルカリの水溶液を用いて処理を施すことができる。処理を短時間で終了させることができる点で、室温よりも高温で処理するのが望ましい。作業としては、処理液に浸漬する方法やスプレーにて処理液を噴霧する方法等があるが、処理条件を制御可能な方法であればいずれの方法でも使用することが出来る。処理後は速やかに水洗し、エアーナイフや熱風等により乾燥させることが好ましい。この方法は、処理液に浸漬させる方法を用いた場合比較的簡便に行える方法である。
機械研磨処理の場合は、一般に行われているバフ研磨を使用して処理を施すことができる。研磨剤を使用する方法は、研磨剤を使用せずラッピングフィルムやサンドペーパーを使用した場合に比べて表面の荒れを抑制できるため好ましい。研磨剤としては、光沢出しや仕上げに用いられるものが使用可能であり、ワックス状や液状のものが市販されているがいずれも使用可能である。作業の容易性からワックス状の研磨剤が好適に使用できる。研磨の後、有機溶剤洗浄や純粋洗浄等研磨剤の種類に合わせて洗浄を行い、最後に乾燥させて一連の工程を終えることができる。以上に記載した最表層の除去方法は、単独で用いても良いし、組み合わせて用いることも可能である。
図4に示したのは、繰り返し印刷を行った後の本発明にかかわる表面層を有する半導電性フィルムの断面構成の模式図である。この図に示すように、転写時の高電圧の印加による放電やクリーニングなどにより表層の表面が削られても、パーフルオロポリマー微粒子に担持されたフッ素化合物が最表面に供給されることになる。つまり、2次転写時のトナーの好適な離型性、転写特性に作用する低表面自由エネルギー成分が、表面層の表面部の消失と同時に新たに現れることで、トナーに対する好適な離型性、転写特性を保持する構造が実現されている。
このようにして形成される本発明の電子写真用部材は、初期の転写特性が優れるとともにその繰り返し画像を出力した後の転写特性も優れている。このことは実際の画像形成装置により評価することによりわかる。以下に示す実施例では市販の画像形成装置に本発明の電子写真用部材を用いた時の画像評価を行った。
なお、本発明の電子写真用部材は、上記のように中間転写体が好ましく用いられる一例であるが、本発明の電子写真用部材は中間転写体のみに限定されるものではない。
<実施例1>
キヤノン社製iRC2620に備え付けられているポリイミド製中間転写ベルトを基層とし、この基層上に以下に示す分散液をリングコート法により塗布することで表層を形成し、本発明の電子写真用部材を作製した。なお、実施例1−1〜1−7及び比較例1−1〜1−3のそれぞれの中間転写ベルトの体積抵抗値、表面抵抗値及び評価結果を表1に示し、実施例1−8、1−9及び比較例1−4〜1−6のそれぞれの中間転写ベルトの体積抵抗値、表面抵抗値及び評価結果を表2に示した。なお、実施例において作製された中間転写ベルトの体積抵抗値及び表面抵抗値はいずれも三菱化学製ハイレスタで測定した。
(実施例1−1)
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 8質量部
ペンタエリスリトールテトラアクリレート 17質量部
ペンタエリスリトールトリアクリレート 5質量部
メチルエチルケトン 43質量部
エチレングリコール 15質量部
アンチモンドープ酸化錫微粒子(石原産業 SNシリーズ) 4質量部
光重合開始剤(イルガキュア184) 2質量部
ポリテトラフルオロエチレン微粒子
(ダイキン工業社製ルブロンL−2、一次粒子平均径約0.3μm)
15質量部
フッ素樹脂分散剤(東亜合成社製GF−300) 1質量部
PFPE(ソルベイソレクシス社製MD500) 0.4質量部
これらを撹拌式ホモジナイザーで混合分散したのち、分散装置ナノマイザー(吉田機械興業社製)により分散を行い、混合分散液を得た。これを上記ポリイミド製の基層にコートし、70℃、3分間の乾燥ののち、高圧水銀ランプを用いて、波長365nm、強度500mJ/cmの紫外線を照射することにより樹脂を硬化させ、表層の膜厚が4μmの中間転写ベルト1−1を得た。
<画像評価>
この電子写真用部材である中間転写ベルト1−1をキヤノン社製iRC2620に備え付けられているポリイミド製中間転写ベルトの代わりに取り付け、画像評価を行った。このとき、転写材である紙はゼロックス社製の普通紙4024を使用した。この評価結果を表1に示す。なお、評価は青色の画像を出力し、目視評価で、画像ムラがほとんどなく良い場合はA、それに準じて良い場合はB、ところどころ転写が十分でない部分がある場合はC、それ以下の画像である場合はDとして評価した。
(実施例1−2)
実施例1−1において、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを用いず、ペンタエリスリトールテトラアクリレートを17質量部から27質量部に変更し、ペンタエリスリトールトリアクリレートを5質量部から3質量部に変更した以外は、実施例1−1と同様に作製し、中間転写ベルト1−2を得た。
また、中間転写ベルト1−1の代わりに中間転写ベルト1−2を用いて実施例1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表1に示す。
(実施例1−3)
実施例1−1において、ポリテトラフルオロエチレン微粒子(ダイキン工業社製ルブロンL−2)を20質量部、PFPE(ソルベイソレクシス社製MD500)を0.6質量部に変更した以外は、実施例1−1と同様に作製し、中間転写ベルト1−3を得た。
また、中間転写ベルト1−1の代わりに中間転写ベルト1−3を用いて実施例1−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表1に示す。
(実施例1−4)
実施例1−2において、PFPE(ソルベイソレクシス社製MD500)をPFPE (ソルベイソレクシス社製MD700)に変更した以外は、実施例1−2と同様に作製し、中間転写ベルト1−4を得た。
また、中間転写ベルト1−1の代わりに中間転写ベルト1−4を用いて実施例1−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表1に示す。
(実施例1−5)
実施例1−1において、PFPE(ソルベイソレクシス社製MD500)を0.4質量部添加することを、PFPE(ダイキン工業社製オプツールDAC)を0.3質量部添加することに変更した以外は、実施例1−1と同様に作製し、中間転写ベルト1−5を得た。
また、中間転写ベルト1−1の代わりに中間転写ベルト1−5を用いて実施例1−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表1に示す。
(実施例1−6)
実施例1−1において、ポリテトラフルオロエチレン微粒子(ダイキン工業社製ルブロンL−2)を15質量部から30質量部に変更し、PFPE(ソルベイソレクシス社製MD500)を0.4質量部から0.6質量部に変更した以外は、実施例1−1と同様に作製し、中間転写ベルト1−6を得た。
また、中間転写ベルト1−1の代わりに中間転写ベルト1−6を用いて実施例1−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表1に示す。
(実施例1−7)
実施例1−2において、ポリテトラフルオロエチレン微粒子(ダイキン工業社製ルブロンL−2)を15質量部から10質量部に変更し、PFPE(ソルベイソレクシス社製MD500)を0.4質量部から0.6質量部に変更した以外は、実施例1−2と同様に作製し、中間転写ベルト1−7を得た。
また、中間転写ベルト1−1の代わりに中間転写ベルト1−7を用いて実施例1−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表1に示す。
(比較例1−1)
実施例1−1において、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを用いず、ペンタエリスリトールテトラアクリレートを17質量部から25質量部に変更した。また、GF300及びポリテトラフルオロエチレン微粒子は用いなかった。それ以外は実施例1−1と同様に作製し、中間転写ベルト1−8を得た。
また、中間転写ベルト1−1の代わりに中間転写ベルト1−8を用いて実施例1−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表1に示す。
(比較例1−2)
比較例1−1において、PFPE(ソルベイソレクシス社製MD500)を0.4質量部から2.5質量部に変更した以外は、比較例1−1と同様に作製し、中間転写ベルト1−9を得た。
また、中間転写ベルト1−1の代わりに中間転写ベルト1−9を用いて実施例1−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表1に示す。
(比較例1−3)
比較例1において、ペンタエリスリトールテトラアクリレートを25質量部から27質量部に変更し、ペンタエリスリトールトリアクリレートを5質量部から3質量部に変更し、シリコーン系レベリング剤ポリフェニルメチルシロキサンを0.3質量部添加し、表層の膜厚を4μmから3μmに変更した以外は、比較例1−1と同様に作製し、中間転写ベルト1−10を得た。
また、中間転写ベルト1−1の代わりに中間転写ベルト1−10を用いて実施例1−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表1に示す。
Figure 0006025541
(実施例1−8)
実施例1−1において、フッ素樹脂分散剤を用いないこと、及び、PFPEをフッ素末端デンドリテックポリマー化合物の粒子(日産化学工業社製HYPERTECH FA−200)に変更すること以外は、実施例1−1と同様に作製し、中間転写ベルト1−11を得た。
また、中間転写ベルト1−1の代わりに中間転写ベルト1−11を用いて実施例1−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表2に示す。
(実施例1−9)
実施例1−8において、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを用いないこと、ペンタエリスリトールテトラアクリレートを17質量部から27質量部に変更すること、及び、ペンタエリスリトールトリアクリレートを5質量部から3質量部に変更すること以外は、実施例1−8と同様に作製し、中間転写ベルト1−12を得た。
また、中間転写ベルト1−1の代わりに中間転写ベルト1−12を用いて実施例1−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表2に示す。
(比較例1−4)
実施例1−8において、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを用いず、ペンタエリスリトールテトラアクリレートを17質量部から25質量部に変更し、また、GF300及びポリテトラフルオロエチレン微粒子は用いなかった以外は、実施例1−8と同様に作製し、中間転写ベルト1−13を得た。
また、中間転写ベルト1−1の代わりに中間転写ベルト1−13を用いて実施例1−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表2に示す。
(比較例1−5)
比較例1−4のフッ素末端デンドリテックポリマー化合物の粒子(日産化学工業社製HYPERTECH FA−200)を0.4質量部から2.5質量部に変更した以外は、比較例1−4と同様に作製し、中間転写ベルト1−14を得た。
また、中間転写ベルト1−1の代わりに中間転写ベルト1−14を用いて実施例1−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表2に示す。
(比較例1−6)
実施例1−8において、フッ素末端デンドリテックポリマー化合物の粒子(日産化学工業社製HYPERTECH FA−200)を用いず、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを用いず、ペンタエリスリトールテトラアクリレートを17質量部を27質量部に変更し、ペンタエリスリトールトリアクリレートを5質量部から3質量部に変更し、フッ素樹脂分散剤(東亜合成社製GF−300)を1質量添加し、シリコーン系レベリング剤ポリフェニルメチルシロキサンを0.3質量部添加すること以外は、実施例1−8と同様に作製し、中間転写ベルト1−15を得た。
また、中間転写ベルト1−1の代わりに中間転写ベルト1−15を用いて実施例1−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表2に示す。
Figure 0006025541
<実施例2>
(実施例2−1)
以下の材料を用意した。
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート:8質量部
ペンタエリスリトールテトラアクリレート:17質量部
ペンタエリスリトールトリアクリレート:5質量部
メチルエチルケトン:43質量部
エチレングリコール:15質量部
アンチモンドープ酸化錫微粒子(石原産業 SNシリーズ(商品名)):4質量部
イルガキュア184(商品名。豊通ケミプラス社製):2質量部
一次粒子平均径約0.3μmのポリテトラフルオロエチレン微粒子(ダイキン工業社製ルブロンL−2(商品名)):16質量部
東亜合成社製GF−300(商品名):1質量部
アクリル修飾PFPE(商品名:MD500、ソルベイソレクシス社製):0.6質量部
上記材料を撹拌式ホモジナイザーで混合分散したのち、分散装置(商品名:ナノマイザー、吉田機械興業社製)により分散を行い、混合分散液を得た。
次に、上記のキヤノン社製iR−ADV C2030に備え付けられているポリエーテルエーテルケトン樹脂製の中間転写ベルトを、A4サイズに切り取り、このフィルムを基層とした。
上記の混合分散液をこの基層にコートし、温度70℃で3分間乾燥させた後、500mJ/cmの紫外線で硬化し、膜厚4μmのコート膜(最表面除去前の表面層)を得た。この段階で得られた、基層上にコート膜が形成された物を、以下「コート膜付きフィルム」という。
次に、酸素に5容積%の四フッ化炭素を混合させたガスを、マイクロ波プラズマ装置(ニッシン社製M120W(商品名))によりプラズマとし、リモート照射することで中性ラジカルのみを照射した。こうして、上記コート膜の表面を、均一に100nmエッチングして中間転写ベルト2−1を得た。
中間転写ベルト2−1は、体積抵抗値が2.1×1011Ω・cmであり、表面抵抗値が8.6×1012Ω/□であった。抵抗値の測定は、三菱化学製ハイレスタ(商品名)にURSプローブを接続し、100V印加後30秒経過時の値を測定値とした。
この中間転写ベルト2−1を以下のように加工した。キヤノン社製iR−ADV C2030において、用いられている中間転写ベルトAの中心部を5cm×5cmの大きさで切り取る。次に、この中間転写ベルト2−1を、中間転写ベルトAから切り取った部分と同一形状に切断し、上記中間転写ベルトAの切り取られた穴部にはめ込み、テフロン(登録商標)樹脂製粘着テープで貼りつけることで試験用の中間転写ベルトとした。このように加工した試験用の中間転写ベルトを用いて、はめ込んだ中間転写ベルト2−1に対応する部分の画像評価を行った。転写材である紙は、転写画質が劣りがちであるゼロックス社普通紙4024(商品名)を使用し、画像品位の確認として、画像均一性と中抜けを評価した。
画像均一性の評価は、青のベタ画像を出力し、これを目視により観察し、下記の基準にて評価した。
A:ムラなどほとんどない。
B:ムラがAに準じるレベル。
C:転写が十分でなく、青でない部分が認められる。
D:青でない部分が目立つ。
本実施例2−1で評価を開始した直後の画像均一性の評価結果はA、1万枚印刷後はAで、10万枚印刷後もAであった。
転写中抜けの評価は、図5(a)に示した「驚」文字パターンを上記の紙にプリントした際の文字の中抜け(図5(b)の状態)を以下の基準に基づき、目視で観察し、下記の基準に基づき評価した。
A:中抜けがほとんど発生しない、
B:軽微な中抜けが見られる、
C:中抜けが見られる、
D:顕著な中抜けが見られる。
本実施例2−1で評価を開始した直後の転写中抜けの評価結果はA、1万枚印刷後はAで、10万枚印刷後もAであった。
(実施例2−2)
実施例2−1と同様にして低表面エネルギーの最表面を持つコート膜付きフィルムを作成した。次に、アルカリ処理液として3質量%水酸化ナトリウム水溶液を用い、その水溶液を70℃に加熱した。作成したフィルムをこの水溶液に浸漬させることでコート膜付きフィルムの表面を均一にエッチングし、中間転写ベルト2−2を得た。実施例2−1と同様に抵抗を測定したところ、体積抵抗値は2.4×1011Ω・cmであり、表面抵抗値は8.8×1012Ω/□であった。この中間転写ベルト2−2を用い、実施例2−1と同様の方法で画像評価を行った。
画像均一性は、評価を開始した直後はA、1万枚印刷後はAで、10万印刷枚後もAであった。中抜けは、評価を開始した直後はA、1万枚印刷後はAで、10万印刷枚後もAであった。
(実施例2−3)
実施例2−1と同様にして低表面エネルギーの最表面を持つコート膜付きフィルムを作成した。次に、研磨剤としてピカールネリ(商品名。日本磨料工業製)を用いてバフ研磨することにより表面を均一に研削した後、有機溶剤により洗浄し残留する研磨剤を除去し、中間転写ベルト2−3を得た。実施例2−1と同様に抵抗を測定したところ、体積抵抗値は1.9×1011Ω・cmであり、表面抵抗値は8.3×1012Ω/□であった。この中間転写ベルト2−3を用い、実施例2−1と同様の方法で画像評価を行った。
画像均一性は、評価を開始した直後はA、1万枚印刷後はAで、10万印刷枚後もAであった。中抜けは、評価を開始した直後はA、1万枚印刷後はAで、10万印刷枚後もAであった。
(実施例2−4)
ソルベイソレクシス社製アクリル修飾PFPE MD500に代えて、アクリル修飾フッ素末端デンドリティックポリマー化合物の粒子(日産化学工業社製HYPERTECH FA−200(商品名))を用いた(使用量は同じ)。それ以外は実施例2−1と同様にして低表面エネルギーの最表面を持つコート膜付きフィルムを作成した。次に、実施例2−1と同様のプラズマ処理により表面を均一にエッチングし、中間転写ベルト2−4を得た。実施例2−1と同様に抵抗を測定したところ、体積抵抗値は2.5×1011Ω・cmであり、表面抵抗値は8.7×1012Ω/□であった。この中間転写ベルト2−4を用い、実施例2−1と同様の方法で画像評価を行った。画像均一性は、評価を開始した直後はA、1万枚印刷後はAで、10万印刷枚後もAであった。中抜けは、評価を開始した直後はA、1万枚印刷後はAで、10万印刷枚後もAであった。
(実施例2−5)
実施例2−4と同様にして低表面エネルギーの最表面を持つコート膜付きフィルムを作成した。次に、実施例2−2と同様のアルカリ処理により表面を均一にエッチングし、中間転写ベルト2−5を得た。実施例2−1と同様に抵抗を測定したところ、体積抵抗値は2.3×1011Ω・cmであり、表面抵抗値は8.9×1012Ω/□であった。この中間転写ベルト2−5を用い、実施例2−1と同様の方法で画像評価を行った。画像均一性は、評価を開始した直後はA、1万枚印刷後はAで、10万印刷枚後もAであった。中抜けは、評価を開始した直後はA、1万枚印刷後はAで、10万印刷枚後もAであった。
(実施例2−6)
実施例2−4と同様にして低表面エネルギーの最表面を持つコート膜付きフィルムを作成した。次に、実施例2−3と同様の機械研磨処理により表面を均一に切削し、中間転写ベルト2−6を得た。実施例2−1と同様に抵抗を測定したところ、体積抵抗値は2.0×1011Ω・cmであり、表面抵抗値は8.4×1012Ω/□であった。この中間転写ベルト2−6を用い、実施例2−1と同様の方法で画像評価を行った。
画像均一性は、評価を開始した直後はA、1万枚印刷後はAで、10万印刷枚後もAであった。中抜けは、評価を開始した直後はA、1万枚印刷後はAで、10万印刷枚後もAであった。
(比較例2−1)
実施例2−1と同様にしてコート膜付きフィルムを得、これをそのまま中間転写ベルト2−7とした。実施例2−1と同様に抵抗を測定したところ、体積抵抗値は1.8×1011Ω・cmであり、表面抵抗値は8.2×1012Ω/□であった。この中間転写ベルト2−7を用い、実施例2−1と同様の方法で画像評価を行った。
画像均一性は、評価を開始した直後はA、1万枚印刷後はAで、10万印刷枚後もAであった。中抜けは、評価を開始した直後はC、1万枚印刷後はAで、10万印刷枚後もAであった。
(比較例2−2)
表面層の材料として、ポリテトラフルオロエチレン微粒子「ルブロンL−2」および分散樹脂「GF−300」を用いなかった。それ以外は実施例2−1と同様にしてコート膜付きフィルムを得、これをそのまま中間転写ベルト2−8とした。実施例2−1と同様に抵抗を測定したところ、体積抵抗値は1.2×1011Ω・cmであり、表面抵抗値は7.9×1012Ω/□であった。この中間転写ベルト2−8を用い、実施例2−1と同様の方法で画像評価を行った。
画像均一性は、評価を開始した直後はA、1万枚印刷後はDで、10万枚印刷後もDであった。中抜けは、評価を開始した直後はC、1万印刷枚後はAで、10万枚印刷後もAであった。
(比較例2−3)
表層の材料として、アクリル修飾PFPE「MD500」を用いず、シリコーン系レベリング剤ポリフェニルメチルシロキサンを0.3質量部用いた。また、表層の厚さを3μmとした。それ以外は実施例2−1と同様にしてコート膜付きフィルムを得、これをそのまま中間転写ベルト2−9とした。実施例2−1と同様に抵抗を測定したところ、体積抵抗値は3.2×1011Ω・cmであり、表面抵抗値は7.4×1012Ω/□であった。この中間転写ベルト2−9を用い、実施例2−1と同様の方法で画像評価を行った。
画像均一性は、評価を開始した直後はD、1万枚印刷後はDで、10万枚印刷後もDであった。中抜けは、評価を開始した直後はA、1万印刷枚後はAで、10万枚印刷後もAであった。
<実施例3>
キヤノン社製iRC2620に備え付けられているポリイミド製中間転写ベルトを基層とし、この基層上に以下に示す分散液を塗布することで表層を形成し、本発明の電子写真用部材を作製した。なお、実施例3−1〜3−7及び比較例3−1〜3−3のそれぞれの評価結果を表3、実施例3−8、3−9及び比較例3−4〜3−6のそれぞれの評価結果を表4に示した。
(実施例3−1)
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 8質量部
ペンタエリスリトールテトラアクリレート 17質量部
ペンタエリスリトールトリアクリレート 5質量部
メチルエチルケトン 43質量部
エチレングリコール 15質量部
アンチモンドープ酸化錫微粒子(石原産業(株)製SN100P) 4質量部
イルガキュア184(光重合開始剤) 2質量部
ポリテトラフルオロエチレン微粒子(ダイキン工業(株)製ルブロンL−2、一次粒子平均径約0.3μm) 15質量部
ポリテトラフルオロエチレン微粒子の分散助剤(東亜合成(株)製アロンGF−300)
1質量部
PFPE(ソルベイソレクシス(株)製Fluorolink MD500)
0.4質量部
これらを撹拌式ホモジナイザーで混合分散したのち、分散装置ナノマイザー(吉田機械興業(株)製)により分散を行い、混合分散液を得た。これを上記ポリイミド製の基層にコートし、70℃、3分間の乾燥ののち、高圧水銀ランプを用いて波長365nm、1000mJ/cmの紫外線で硬化し、表層の膜厚が4μmの中間転写ベルト3−1を得た。中間転写ベルト3−1の体積抵抗値は、5.1×10Ω・cmであり、表面抵抗値は9.2×1010Ω/□であった((株)三菱化学アナリテック製ハイレスタUPで測定)。
<画像評価>
この電子写真用部材である中間転写ベルト3−1をキヤノン社製iRC2620に備え付けられているポリイミド製中間転写ベルトの代わりに取り付け、画像評価を行った。このとき、記録媒体である紙はゼロック製普通紙4024を使用した。この評価結果を表3に示す。なお、評価は青画像を出力し、目視評価で、ムラなどほとんどなく良い場合はA、Aに準じて良い場合はB、ところどころ転写が十分でない青でない部分がある場合はC、それ以下の場合はDで評価した。
(実施例3−2)
実施例3−1において、撥水撥油剤であるPFPEをFluorolink MD700に変更した以外は、実施例3−1と同様に作製し、中間転写ベルト3−2を得た。中間転写ベルト3−2の体積抵抗値は、5.7×10Ω・cmであり、表面抵抗値は4.8×1011Ω/□であった((株)三菱化学アナリテックアナリテック製ハイレスタで測定)。
また、実施例3−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表3に示す。
(実施例3−3)
実施例3−1において、撥水撥油剤であるPFPEをFomblin MD40に変更した以外は、実施例3−1と同様に作製し、中間転写ベルト3−3を得た。中間転写ベルト3−3の体積抵抗値は、2.5×10Ω・cmであり、表面抵抗値は4.5×1010Ω/□であった((株)三菱化学アナリテック製ハイレスタで測定)。
また、実施例3−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表3に示す。
(実施例3−4)
実施例3−1において、撥水撥油剤をオプツールDACに変更し、オプツールDACの有効成分が0.4質量部になるように添加した以外は、実施例3−1と同様に作製し、中間転写ベルト3−4を得た。中間転写ベルト3−4の体積抵抗値は、2.6×10Ω・cmであり、表面抵抗値は3.5×1010Ω/□であった((株)三菱化学アナリテック製ハイレスタで測定)。
また、実施例3−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表3に示す。
(実施例3−5)
実施例3−1において、撥水撥油剤をHYPERTECH FA−200に変更した以外は、実施例3−1と同様に作製し、中間転写ベルト3−5を得た。中間転写ベルト3−5の体積抵抗値は、4.0×10Ω・cmであり、表面抵抗値は3.8×1010Ω/□であった((株)三菱化学アナリテック製ハイレスタで測定)。
また、実施例3−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表3に示す。
(実施例3−6)
実施例3−1において、撥水撥油剤をフタージェント600Aに変更した以外は、実施例3−1と同様に作製し、中間転写ベルト3−6を得た。中間転写ベルト3−6の体積抵抗値は、5.6×10Ω・cmであり、表面抵抗値は4.6×1010Ω/□であった((株)三菱化学アナリテック製ハイレスタで測定)。
また、実施例3−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表3に示す。
(実施例3−7)
実施例3−1において、撥水撥油剤をメガファックF555に変更した以外は、実施例3−1と同様に作製し、中間転写ベルト3−7を得た。中間転写ベルト3−7の体積抵抗値は、7.2×10Ω・cmであり、表面抵抗値は1.1×1011Ω/□であった((株)三菱化学アナリテック製ハイレスタで測定)。
また、実施例3−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表3に示す。
(実施例3−8)
実施例3−1において、ポリテトラフルオロエチレン微粒子(ダイキン工業社製ルブロンL−2)を15質量部から25質量部に変更し、PFPE(ソルベイソレクシス社製Fluorolink MD500)を0.4質量部から0.6質量部に変更以外は、実施例3−1と同様に作製し、中間転写ベルト3−8を得た。中間転写ベルト3−8の体積抵抗値は、3.6×10Ω・cmであり、表面抵抗値は2.2×1010Ω/□であった((株)三菱化学アナリテック製ハイレスタで測定)。
また、実施例3−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表3に示す。
(実施例3−9)
実施例3−1において、ポリテトラフルオロエチレン微粒子(ダイキン工業社製ルブロンL−2)を15質量部から42質量部に変更し、PFPE(ソルベイソレクシス社製Fluorolink MD500)を0.4質量部から0.6質量部に、アロンGF−300を1質量部から2質量部に変更した以外は、実施例3−1と同様に作製し、中間転写ベルト3−9を得た。中間転写ベルト3−9の体積抵抗値は、5.4×10Ω・cmであり、表面抵抗値は6.9×1010Ω/□であった((株)三菱化学アナリテック製ハイレスタで測定)。また、実施例3−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表3に示す。
(実施例3−10)
実施例3−1において、ポリテトラフルオロエチレン微粒子(ダイキン工業社製ルブロンL−2)を15質量部から10質量部に変更し、PFPE(ソルベイソレクシス社製Fluorolink MD500)を0.4質量部から0.6質量部に変更以外は、実施例3−1と同様に作製し、中間転写ベルト3−10を得た。中間転写ベルト3−10の体積抵抗値は、5.5×10Ω・cmであり、表面抵抗値は1.0×1011Ω/□であった((株)三菱化学アナリテック製ハイレスタで測定)。
また、実施例3−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表3に示す。
(実施例3−11)
実施例3−1において、分散助剤をモディパーFT−600に変更した以外は、実施例3−1と同様に作製し、中間転写ベルト3−11を得た。中間転写ベルト3−11の体積抵抗値は、3.8×10Ω・cmであり、表面抵抗値は4.1×1010Ω/□であった((株)三菱化学アナリテック製ハイレスタで測定)。
また、実施例3−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表1に示す。
(実施例3−12)
実施例3−1において、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとペンタエリスリトールトリアクリレートを用いず、ペンタエリスリトールテトラアクリレートをウレタンアクリレートモノマーU−4HA(新中村化学工業(株)製、分子量600、官能基数4)30質量部に変更した以外は、実施例3−1と同様に作製し、中間転写ベルト3−12を得た。中間転写ベルト3−12の体積抵抗値は、1.1×10Ω・cmであり、表面抵抗値は7.4×1011Ω/□であった((株)三菱化学アナリテック製ハイレスタで測定)。また、実施例3−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表3に示す。
(実施例3−13)
実施例3−1において、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとペンタエリスリトールトリアクリレートを用いず、ペンタエリスリトールテトラアクリレートをエポキシアクリレートモノマーEBECRYL600(ダイセル化学(株)製、分子量600、官能基数2)30質量部に変更した以外は、実施例3−1と同様に作製し、中間転写ベルト3−13を得た。中間転写ベルト3−13の体積抵抗値は、8.2×10Ω・cmであり、表面抵抗値は8.8×1011Ω/□であった((株)三菱化学アナリテック製ハイレスタで測定)。また、実施例3−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表3に示す。
(実施例3−14)
実施例3−5において、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとペンタエリスリトールトリアクリレートを用いず、ペンタエリスリトールテトラアクリレートをエポキシモノマー セロキサイド2021P(ダイセル化学(株)製、3、4―エポキシシクロヘキセニルメチル−3’、4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート)30質量部に変更し、光開始剤をイルガキュア184からアデカオプトマーSP−150((株)ADEKA製)2質量部に変更した以外は、実施例3−5と同様に作製し、中間転写ベルト3−14を得た。中間転写ベルト3−14の体積抵抗値は、2.1×10Ω・cmであり、表面抵抗値は2.3×1010Ω/□であった((株)三菱化学アナリテック製ハイレスタで測定)。また、実施例3−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表3に示す。
Figure 0006025541
(比較例3−1)
実施例3−1において、ポリテトラフルオロエチレン微粒子および分散助剤は用いず、それ以外は実施例3−1と同様に作製し、中間転写ベルト3−15を得た。中間転写ベルト3−15の体積抵抗値は、8.4×10Ω・cmであり、表面抵抗値は1.5×1011Ω/□であった((株)三菱化学アナリテック製ハイレスタで測定)。
また、実施例3−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表4に示す。
(比較例3−2)
比較例3−1において、PFPE(ソルベイソレクシス(株)製Fluorolink MD500)を0.4質量部から2.5質量部に変更した以外は、比較例3−1と同様に作製し、中間転写ベルト3−16を得た。中間転写ベルト3−16の体積抵抗値は、1.8×1010Ω・cmであり、表面抵抗値は1.5×1011Ω/□であった((株)三菱化学アナリテック製ハイレスタで測定)。また、実施例3−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表4に示す。
(比較例3−3)
比較例3−1において、シリコーン系レベリング剤ポリフェニルメチルシロキサンを0.3質量部添加した以外は、比較例3−1と同様に作製し、中間転写ベルト3−17を得た。中間転写ベルト3−17の体積抵抗値は、1.3×1010Ω・cmであり、表面抵抗値は1.2×1010Ω/□であった((株)三菱化学アナリテック製ハイレスタで測定)。
また、実施例3−1と同様の画像評価を行い、その評価結果を表4に示す。
Figure 0006025541
<表面自由エネルギーの算出>
各フッ素化合物およびポリテトラフルオロエチレン微粒子の表面自由エネルギーを算出するために各フッ素化合物およびポリテトラフルオロエチレン微粒子をそれぞれ以下の配合でアクリルモノマーに混ぜ、光重合により膜を作製した。
(フッ素化合物の仕込み量)
ペンタエリスリトールテトラアクリレート 30質量部
メチルエチルケトン 60質量部
イルガキュア184(光重合開始剤) 2質量部
フッ素化合物 1質量部
(ポリテトラフルオロエチレン微粒子の仕込み量)
ペンタエリスリトールテトラアクリレート 20質量部
メチルエチルケトン 60質量部
イルガキュア184(光重合開始剤) 2質量部
ルブロンL−2(ポリテトラフルオロエチレン微粒子) 20質量部
アロンGF−300 0.6質量部
作製した膜の純水、ジヨードメタン、n−ヘキサデカンの各接触角を、協和界面科学社の自動接触角計 DM−501を用いて測定し、拡張Fowkesの式より表面自由エネルギーを求め、その結果を表5に示す。
Figure 0006025541
1Y、1M、1C、1K 感光ドラム
2Y、2M、2C、2K 帯電ローラ
3Y、3M、3C、3K レーザー露光装置
4Y、4M、4C、4K 現像器
5Y、5M、5C、5K 1次転写ローラ
7 中間転写ベルト
8 2次転写ローラ
9 定着器
S 転写材

Claims (11)

  1. 基層と表層とを有する電子写真用部材において、
    該表層は、バインダー樹脂、パーフルオロポリマー微粒子、フッ素樹脂分散剤及びフッ素化合物を有し、
    該パーフルオロポリマー微粒子は、表面に該フッ素化合物を担持しており、
    該フッ素化合物が、パーフルオロポリエーテル化合物またはパーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物であることを特徴とする電子写真用部材。
  2. 該バインダー樹脂が、アクリル樹脂またはメタクリル樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真用部材。
  3. 該パーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物が、フッ素末端デンドリテックポリマー化合物であることを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真用部材。
  4. 該フッ素樹脂分散剤が、
    (i)フルオロアルキル基を有するビニルモノマーと、アクリレートまたはメタクリレートとを共重合させて得られるブロック共重合体
    または
    (ii)フルオロアルキル基を有するアクリレートまたはメタクリレートと、ポリメチルメタクリレートを側鎖に有するメタクリレートマクロモノマーとを共重合させて得られる櫛型グラフト共重合体
    であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
  5. 該フッ素化合物の表面自由エネルギーは、該パーフルオロポリマー微粒子の表面自由エネルギーよりも低いことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
  6. 該パーフルオロポリマー微粒子が、ポリテトラフルオロエチレン微粒子またはテトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体の微粒子であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
  7. 第1の画像担持体上に形成されたトナー画像を中間転写体に1次転写し、その後、該中間転写体上に1次転写されたトナー画像を第2の画像担時体上に2次転写して画像を得る画像形成装置に使用される中間転写体であって、
    該中間転写体が、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の電子写真用部材であることを特徴とする中間転写体。
  8. 第1の画像担持体上に形成されたトナー画像を中間転写体に1次転写し、その後、該中間転写体上に1次転写されたトナー画像を第2の画像担持体上に2次転写して画像を得る画像形成装置において、
    該中間転写体が、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の電子写真用部材であることを特徴とする画像形成装置。
  9. 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の電子写真用部材の製造方法であって、
    該基層上に、重合性モノマー、該パーフルオロポリマー微粒子、該フッ素樹脂分散剤及び該フッ素化合物を有する分散体を塗工する塗工工程、及び、
    該重合性モノマーを重合する重合工程
    を経ることによって該基層上に表層を形成することを特徴とする電子写真用部材の製造方法。
  10. 該重合工程の後に、さらに該表層の最表面を除去する最表面除去工程を経ることを特徴とする請求項9に記載の電子写真用部材の製造方法。
  11. 該最表面除去工程が、プラズマ処理、アルカリ処理及び機械研磨処理からなる群より選択される少なくとも一つの処理を施すことによって、該表層の最表面を除去する工程であることを特徴とする請求項10に記載の電子写真用部材の製造方法。
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