JP6981133B2 - 中間転写体、中間転写体の製造方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、フィラーと表面層を構成するモノマーの相性が良くない場合、表面層中のフィラー分散性が不安定となり、凝集などの不具合が発生する。
このような不具合に対して、分散剤を添加することによって、フィラーの凝集を抑制する技術がある(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、硬化(メタ)アクリル樹脂からなる表面層は、モノマーの硬化物であるため、分散剤を添加すると、樹脂中に相溶せず、ブリードアウトによる不具合が発生するとともに、分散剤が可塑剤として作用し、硬化(メタ)アクリル樹脂の硬度が低下することで耐久性を狙いどおり向上させることができない。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
少なくとも基材層と、表面層とを有し、
前記表面層が、多官能(メタ)アクリルモノマー及び単官能(メタ)アクリルモノマーが重合してなる重合体と、金属酸化物微粒子とを含有し、
前記単官能(メタ)アクリルモノマーが、炭素数6個以上のアルキル基を有し、
前記金属酸化物微粒子の表面が、下記一般式(1)で表される構造を有する反応性有機基で表面修飾され、かつ、
前記金属酸化物微粒子が、酸化ケイ素又は酸化チタンでの微粒子あることを特徴とする中間転写体。
CH2=C(R)COO(CH2)nSi−・・・一般式(1)
[式中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。nは、3〜6の整数を表す。]
前記表面層を構成する固形成分全体の体積(100体積部)に対して、5〜20体積部の範囲内の単官能(メタ)アクリルモノマーを含有させた表面層形成用塗布液を用いることを特徴とする中間転写体の製造方法。
本発明の効果の発現機構又は作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
本発明によれば、表面層に、長鎖アルキル基を有する単官能モノマーと、表面が上記一般式(1)で表される構造を有する反応性有機基で表面修飾された金属酸化物微粒子を併用することで、金属酸化物微粒子が良好に分散され、塗布液中における金属酸化物微粒子の沈降が起きにくくなり、凝集を防止することができる。
通常、長鎖アルキル単官能モノマーは、図1(a)に示すように、長鎖アルキル基が疎水性を有し、(メタ)アクリロイル基が親水性を有するため、表面に疎水性基を有する金属酸化物微粒子を用いた場合、図1(b)に示すように、(メタ)アクリロイル基を有する単官能モノマーが外側に配向され、長鎖アルキル基が疎水性基を有する金属酸化物微粒子側に配向される。これに対して、本発明では、表面が上記一般式(1)で表される構造を有する反応性有機基で表面修飾された金属酸化物微粒子を用いることで、図1(c)に示すように、長鎖アルキル基が外側に配向した状態で、単官能モノマーが金属酸化物微粒子を覆うことになる。その結果、凝集の起きにくいミセル構造を形成し、金属酸化物微粒子の分散性が良好となる。
その結果、塗膜の表面が平滑となり、クリーニングブレードとの密着性が向上し、ブレードのチッピングに由来する画像不良が発生しにくくなる。また、基材層と表面層とを有し、表面層が硬さと可撓性を持ち、特に、分散剤などの可塑剤成分を含まないため、耐摩耗性にも優れる。
また、前記単官能(メタ)アクリルモノマーの(メタ)アクリロイル基が、アクリロイル基であることが、金属酸化物微粒子とミセル構造を形成しやすい点で好ましい。
また、前記一般式(1)において、nが3であることが、前記単官能(メタ)アクリルモノマーの親水性基との親和性の点で好ましい。
前記多官能(メタ)アクリルモノマーの官能基数が、5個以上であることが、耐摩耗性に優れる点で好ましい。
本発明の中間転写体は、画像形成装置に好適に用いられる。
中間転写体は、静電潜像担体(感光体)に担持されたトナー画像を一次転写した後、一次転写したトナー画像を記録媒体へ二次転写するものであり、画像形成装置に組み込まれる。
なお、基材層と表面層との間に弾性体で構成される弾性層を有していてもよい。弾性層は、公知の構成のものを使用できる。
中間転写体は、無端ベルト状の形状である。ここで、「無端ベルト状の形状」とは、例えば、概念的(幾何学的)には一枚の長尺のシート状物の両端部を繋ぎ合わせて形成されるようなループ状の形状を意味する。中間転写体の実際の形状としては、シームレスのベルト状又は円筒状の形状とすることが好ましい。
基材層は、樹脂製であり、中間転写体の使用温度の範囲内において、変性及び変形を生じない樹脂から適宜選択できる。使用される樹脂の例には、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアルキレンテレフタレート(ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなど)、ポリエーテル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリアミドなどが含まれる。
樹脂は、耐熱性及び強度の観点から、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド及びポリアルキレンテレフタレートを含むことが好ましく、ポリフェニレンサルファイド又はポリイミドを含むことがさらに好ましい。
ポリイミドは、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸の加熱により得ることができる。また、ポリアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物や、その誘導体及びジアミンのほぼ等モル混合物を有機極性溶媒に溶解させ、溶液状態で反応させることにより得ることができる。なお、基材層にポリイミド系樹脂を使用する場合、基材層におけるポリイミド系樹脂の含有率は、51%以上であることが好ましい。
導電性物質の例として、カーボンブラックなどが含まれる。カーボンブラックとしては、中性又は酸性カーボンブラックを使用できる。導電性物質は、導電性物質の種類によっても異なるが、中間転写体の体積抵抗値及び表面抵抗値が所定の範囲になるように添加すればよい。通常、樹脂100質量部に対して10〜20質量部の範囲内で添加すればよく、好ましくは樹脂100質量部に対して10〜16質量部の範囲内で添加すればよい。
表面層は、多官能(メタ)アクリルモノマー及び単官能(メタ)アクリルモノマーが重合してなる重合体と、金属酸化物微粒子と、を含有する。ここで、「(メタ)アクリルモノマー」とは、アクリルモノマー又はメタクリルモノマーを意味する。
単官能(メタ)アクリルモノマーは、炭素数6個以上のアルキル基を有する。
また、単官能(メタ)アクリルモノマーの(メタ)アクリロイル基は、アクリロイル基であることが好ましい。
単官能(メタ)アクリルモノマー(「長鎖アルキル単官能モノマー」ともいう。)は、疎水性である長鎖アルキル基と、(メタ)アクリロイル基である官能基(反応性基)とを有する。
単官能(メタ)アクリルモノマーは、炭素が12個以上連続に連結したアルキル単官能モノマーであることが、金属酸化物微粒子の分散性の点でより好ましい。炭素数の上限値としては、25以下であることが、入手しやすく、溶解性に優れる点で好ましい。
単官能(メタ)アクリルモノマーは、分岐した構造をとっても良いが、炭素の連結数は、分子内で最長に連続した炭素鎖の連結炭素数として計算する。例えば、長鎖アルキル部位がエチルヘキシルの場合、長鎖アルキル部位の炭素数は8であるが、連続した炭素数は、炭素が6個連続に連結したアルキル単官能モノマーとして算出する。
なお、「連続に連結した」とは、炭素と炭素の結合の連続のことで、間に他の元素が入ってはならない。
また、各成分の体積割合の算出方法としては、上記のようにしてモル分率を求めた後に、比重をかけることで算出することができる。比重はメーカー値などの一般的な値を求めてもよい。
本発明において、表面層を構成する各成分の比重を、単官能(メタ)アクリルモノマーが0.9、多官能(メタ)アクリルモノマーが1.1、金属酸化物微粒子としてアルミナが3.5、酸化スズが6.3、チタニアが3.7、シリカが2.2として換算することができる。
金属酸化物微粒子は、その表面が、下記一般式(1)で表される構造を有する反応性有機基で表面修飾されていることを特徴とする。
CH2=C(R)COO(CH2)nSi−・・・一般式(1)
[式中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。nは、3〜6の整数を表す。]
一般式(1)中、nは3であることが好ましい。
未処理金属酸化物微粒子は、強靱性付与及び耐久性付与の観点から、酸化チタン、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化亜鉛又は酸化スズであることが好ましく、酸化アルミニウム(アルミナ)又は酸化スズであることがさらに好ましい。
多官能(メタ)アクリルモノマーは、2官能以上の反応基を有したモノマーであり、5官能以上であることが、耐摩耗性が良好となる点で好ましい。
多官能(メタ)アクリルモノマーは、モノマーの主成分とならなければならない。主成分とは、モノマーの体積割合で50%以上存在してなる。
多官能(メタ)アクリルモノマーは、混合して用いてもよい。
上記式(6)〜式(12)の化合物において、Rはアクリロイル基又はメタクリロイル基を示し、a、b、c、dはそれぞれ0又は正の整数を示し、a+b+c+d≦20を満たす。ただし、同一分子内のRは、全て同じ基を示すものとする。なお、a、b、c、dの和がアルキレン構造の個数となり、Rの個数が(メタ)アクリロイル基の個数となる。
上記式(15)〜式(18)の化合物において、Rはアクリロイル基又はメタクリロイル基を示し、a、b、c、d、e、fはそれぞれ0又は正の整数を示し、a+b+c+d+e+f≦30を満たす。ただし、同一分子内のRは、全て同じ基を示すものとする。なお、a、b、c、d、e、fの和がアルキレン構造の個数となり、Rの個数が(メタ)アクリロイル基の個数となる。
より具体的には、「当該多官能(メタ)アクリルモノマー以外の多官能(メタ)アクリルモノマー」としては、1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有するもので、ビス(2−アクリロキシエチル)−ヒドロキシエチル−イソシアヌレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、1,10−デカンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート、ジオキサングリコールジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート、プロポキシ化ビスフェノールAジアクリレート、アルコキシ化ビスフェノールAジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート、アルコキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、ウレタンアクリレートなどの2官能性単量体;トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(PETTA)、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)、ウレタンアクリレート、多価アルコールと多塩基酸及び(メタ)アクリル酸とから合成されるエステル(例えばトリメチロールエタン/コハク酸/アクリル酸=2/1/4モルから合成されるエステル)などの3官能以上の多官能単量体、などが挙げられるが、これに限らない。
当該他の添加剤の例には、重合開始剤、有機溶剤、光安定剤、紫外線吸収剤、触媒、着色剤、帯電防止剤、滑剤、レベリング剤、消泡剤、重合促進剤、酸化防止剤、難燃剤、赤外線吸収剤、界面活性剤及び表面改質剤などが含まれる。
表面層形成用塗布液には、表面層を構成する固形成分全体の体積(100体積部)に対して、5〜20体積部の範囲内の単官能(メタ)アクリルモノマーを含有させることが好ましい。
本発明に係る画像形成装置は、前述した本発明の中間転写体を有していれば、その他の構成は公知の構成を特に制限することなく採用できる。
図2に示されるように、画像形成装置1は、公知の電子写真方式により記録媒体上に画像を形成するものであり、画像形成部10と、中間転写ユニット20と、用紙搬送部30と、定着装置40と、制御部45とを有し、ネットワーク(例えば、LAN)を介して外部の端末装置(不図示)から受け付けたプリントジョブに基づいて、カラー及びモノクロのプリントを選択的に実行する。
潤滑剤は、延展が容易な観点から、ステアリン酸塩の金属石鹸や、脂肪酸亜鉛塩が望ましく、特にステアリン酸亜鉛が好ましい。また、潤滑剤の粒子径も特に限定されないが、小径であるほど単位面積あたりの供給粒子数を増やすことができ、延展効率を高くして、動摩擦力の減少効果を発揮しやすい観点から、平均粒子径10μm以下であることが好ましい。
本発明に係る画像形成方法は、感光体ドラム11に担持されているトナー画像を中間転写体21に転写する一次転写工程と、中間転写体21に担持されているトナー画像を記録媒体に転写する二次転写工程と、二次転写工程後に中間転写体21の表面にクリーニング部材26aを当接させて表面に残留する残留トナーを除去するクリーニング工程とを含み、かつ例えば、帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程及び定着工程を含む。また、画像形成方法は、平均粒子径が10μm以下の潤滑剤を中間転写体21に塗布する工程をさらに含んでいてもよい。
[中間転写体1の作製]
(1)基材層1の作製
下記の方法にしたがって、中間転写体用の基材層を作製した。
ポリフェニレンサルファイド(PPS)(E2180、東レ社製)100質量部、カーボンブラック(ファーネス#3030B、三菱ケミカル社製)16質量部、エチレングリシジルメタクリレート−アクリロニトリルスチレン共重合体(モディパーA4400、日油社製)1質量部及びモンタン酸カルシウム0.2質量部を単軸押出機に投入し、溶融混練させて樹脂混合物とした。
次いで、単軸押出機の先端にスリット状でシームレスベルト形状の吐出口を有する環状ダイスを取り付け、混練された上記樹脂混合物を、シームレスベルト形状に押し出した。押し出されたシームレスベルト形状の樹脂混合物を、吐出先に設けた円筒状の冷却筒に外挿させて冷却して固化することにより、厚さ120μmでシームレス円筒状の樹脂基材層1を作製した。
数平均一次粒径34nmの酸化スズ微粒子(Nanotek SnO2;CIKナノテック社製)100体積部に対し、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン〔コメント:n=3の表面修飾剤、KBM−503;信越化学工業社製〕1体積部と、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)2000体積部とを混合し、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、表面修飾された金属酸化物微粒子1を得た。
エトキシ化(12)ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(エトキシ化(12)DPHA)(KAYARAD DPEA−12:日本化薬社製)50体積部、アセチルアクリレート(日油)15体積部、及び、金属酸化物微粒子1を35体積部用い、固形分濃度が20体積%となるようにメチルイソブチルケトン(MIBK)中に溶解、分散させて希釈液を調製した。前記希釈液100質量部に対して、1質量部の光重合開始剤(Irgacure OXE02;BASF製)と0.3質量部の第3級アミン(KAYACURE EPA;日本化薬製)を混合して、多官能(メタ)アクリルモノマー、単官能(メタ)アクリルモノマー及び金属酸化物微粒子を含む組成物である表面層形成用塗布液1を調製した。
上記で作製した樹脂基材層1の外周面上に、塗布装置(製造装置は、特開2012−145677号公報参照。)を使用し、浸漬塗布方法により、下記塗布条件で、乾燥層厚が4μmとなるように表面層形成用塗布液1を塗布して塗膜を形成した。前記塗膜に活性エネルギー線として紫外線を、下記の照射条件で照射することにより、塗膜を硬化して表面層を形成し、中間転写体1を作製した。
なお、前記塗膜への紫外線の照射は、光源を固定し、外周面上に塗膜が形成された樹脂基材層1を周速度60mm/sで回転しながら行った。
《塗布条件》
塗布液供給量:1L/min
引き上げ速度:10mm/s
《紫外線照射条件》
光源の種類:365nm LED光源(SPX−TA;レボックス社製)
照射口から塗膜の表面までの距離:100mm
雰囲気:窒素
照射光量:1J/cm2
照射時間(樹脂基材層を回転させている時間):240秒間
上記中間転写体1の表面層形成用塗布液1の調製において、各材料を表IIに示すとおりに変更した以外は、中間転写体1の作製と同様にして、中間転写体2〜19を作製した。
・多官能(メタ)アクリルモノマー
DPCA−60(カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート;日本化薬社製)
A−DPH−6PA(PO変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート;新中村化学工業社製)
SR9003(SR9003(PO変性ネオペンチルアルコールジアクリレート;サートマー社製)
AD−TMP(ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート;新中村化学工業社製)
DPHA(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート;日本化薬社製)
PETTA(ペンタエリスリトールヘキサアクリレート;新中村化学社製)
LMA(ラウリルメタクリレート;共栄社化学社製)
ID(イソデシルメタクリレート;共栄社化学社製)
BMA(ベヘニルメタクリレート;日油社製)
BA(ベヘニルアクリレート;日油社製)
S−A(ステアリルアクリレート;日油社製)
EH(エチルヘキシルメタクリレート;共栄社化学社製)
DTD−MA(2−デシルテトラデカニルメタクリレート;共栄社化学社製)
LA(ラウリルアクリレート)
NB(ノルマルブチルメタクリレート;共栄社化学社製)
6−HHA(6−ヒドロキシヘキシルアクリレート;BOCサイエンス社製)
シリカ(Nanotek SiO2、25nmシリカ微粒子;CIKナノテック社製)
チタニア(MT−500B、35nmチタニア微粒子;テイカ社製)
アルミナ(Nanotek Al2O3、30nmアルミナ微粒子;CIKナノテック社製)
KBM−5103(3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、n=3の表面修飾剤;信越化学工業社製)
KBM−5803(8−メタクリロキシオクチルトリメトキシシラン、n=8の表面修飾剤;信越化学工業社製)
KF−9901(メチルハイドロジェンポリシロキサン;信越化学工業社製)
SZ−31(ヘキサメチルジシラザン;信越化学工業社製)
・分散剤
分散剤A(高分子系分散剤、DISPERBYK−168;ビックケミー社製)
(1)ブレードチッピングの評価
ブレードチッピングを評価するための評価機として、中間転写体1〜19を搭載可能な、図2に示すようなフルカラー画像形成装置(コニカミノルタ社製bizhub C554(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))を準備した。そして、上記評価機に各中間転写体を搭載し、初期、及び耐久試験後のブレード状態及びトナーすり抜けを評価した。
耐久試験については、20℃、50%RHで、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(Bk)の各色の印字率が2.5%の画像を、中性紙に50万枚印刷した。
評価基準は下記に示すとおりであり、評価結果が「◎」、「○」及び「△」の場合に使用可能と判断した。
(評価基準)
◎:ブレードに欠けがなく、すり抜けによる筋状汚れが全く発生しなかった。
○:ブレード1個〜2個の欠けが確認されたが、すり抜けによる筋状汚れが発生しなかった。
△:ブレードに3個〜5個の欠けが確認され、すり抜けによる筋状汚れが軽微に発生した。
×:ブレードに多数の欠けが確認され、すり抜けによる筋状汚れが明らかに発生した。
表面層形成用塗布液を30℃で14日間静置した後に、表面層を形成し、ベルト表面の欠陥を評価した。
(評価基準)
○:特に問題は起きておらず、放置前と同等の塗膜であった。
△:凝集による凸状欠陥が1〜3個確認された。
×:凝集による異物が多数確認された。
中間転写体14及び15は、金属酸化物微粒子の表面に一般式(1)で表される構造を有していないため、単官能(メタ)アクリルモノマーが有する長鎖アルキル基による分散効果が得られないため、ブレードチッピングが発生し、画像不良となった。
中間転写体16は、単官能(メタ)アクリルモノマーのアルキル基の炭素数が少なく、金属酸化物微粒子による分散効果が小さいため、ブレードチッピングが発生し、画像不良となった。
中間転写体17は、単官能(メタ)アクリルモノマーが炭素数を6個以上有しているが、末端がヒドロキシ基であるため金属酸化物微粒子が凝集し、ブレードチッピングが発生し、画像不良となった。
中間転写体18は、金属酸化物微粒子の表面に、一般式(1)で表される構造を有しているが、n=8であり、良好なミセル構造が形成できずに表面の粗さが増加したため、ブレードチッピングが発生し、画像不良となった。
中間転写体19は、分散剤によりフィラーの分散性が良好であったが、ベルト表面にブリードが発生し、ブリード起因の画像不良が確認された。
10 画像形成部
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
11 感光体ドラム
12 帯電装置
13 露光装置
14 現像装置
15 一次転写ローラー
16 感光体クリーニング装置
20 中間転写ユニット
21 中間転写体
22 二次転写ローラー
24 駆動ローラー
25 従動ローラー
26 ベルトクリーニング装置
26a クリーニング部材(クリーニングブレード)
30 用紙搬送部
31 搬送路
32 排紙ローラー
33 排紙トレイ
40 定着装置
45 制御部
S 用紙
Claims (8)
- 電子写真方式の画像形成装置に用いる中間転写体であって、
少なくとも基材層と、表面層とを有し、
前記表面層が、多官能(メタ)アクリルモノマー及び単官能(メタ)アクリルモノマーが重合してなる重合体と、金属酸化物微粒子とを含有し、
前記単官能(メタ)アクリルモノマーが、炭素数6個以上のアルキル基を有し、
前記金属酸化物微粒子の表面が、下記一般式(1)で表される構造を有する反応性有機基で表面修飾され、かつ、
前記金属酸化物微粒子が、酸化ケイ素又は酸化チタンの微粒子であることを特徴とする中間転写体。
CH2=C(R)COO(CH2)nSi−・・・一般式(1)
[式中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。nは、3〜6の整数を表す。] - 前記単官能(メタ)アクリルモノマーのアルキル基の炭素数が、12個以上であることを特徴とする請求項1に記載の中間転写体。
- 前記単官能(メタ)アクリルモノマーの(メタ)アクリロイル基が、アクリロイル基であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の中間転写体。
- 前記一般式(1)において、nが3であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の中間転写体。
- 前記単官能(メタ)アクリルモノマーに由来する構成物が、前記表面層の全体の体積(100体積部)に対して、5〜20体積部の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の中間転写体。
- 前記多官能(メタ)アクリルモノマーの官能基数が、5個以上であることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の中間転写体。
- 請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の中間転写体を製造する中間転写体の製造方法であって、
前記表面層を構成する固形成分全体の体積(100体積部)に対して、5〜20体積部の範囲内の単官能(メタ)アクリルモノマーを含有させた表面層形成用塗布液を用いることを特徴とする中間転写体の製造方法。 - 請求項1から請求項6まで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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