JP7110016B2 - 中間転写ベルト、中間転写ベルトの製造方法、及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
1.画像形成装置
まず、本発明に係る中間転写ベルトを用いた画像形成装置の一実施形態について説明する。図1は、本実施形態の画像形成装置100の概略断面図である。本実施形態の画像形成装置100は、電子写真方式を用いてフルカラー画像を形成することが可能な、中間転写方式を採用したタンデム型のカラーレーザープリンタである。
中間転写体としての中間転写ベルト7は、少なくとも基層(基材)を含むものであり、更に表面層(表層)などを有して複数の層から構成される積層体であってもよい。図2は、中間転写ベルト7の層構成の例を説明するための模式的な断面図である。中間転写ベルト7は、図2(a)に示すように、単一の層(ここでは、単層の場合も「基層」ということがある。)7aから構成されていてよい。また、中間転写ベルト7は、図2(b)に示すように、基層7a、及び基層7aの上に設けられた表面層7bの少なくとも2層から構成されていてよい。なお、例えば上記基層7aと表面層7bとの間に中間層などの他の層が設けられるなどしていてもよい。以下に詳しく説明するように、基層7aは、樹脂に導電剤を含有させた半導電性のフィルムである。
<樹脂材料>
基層の樹脂材料としては、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などの樹脂(熱可塑性樹脂)が使用できる。特に、中間転写ベルトは、長期にわたる張力負荷を受けても伸びず、かつ、クリーニングブレードによる摺擦に対し表面が磨耗しにくい性能が要求される。そのため、基層の樹脂材料としては、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)が好適である。また、これらの樹脂を必要に応じて2種類以上選択して混合して用いてもよい。
基層に導電性を付与するなどの目的で、樹脂材料にはカーボンブラックや金属微粒子などの少なくとも1種類の導電性フィラーが配合される。このうち機械物性の観点からカーボンブラックが好ましい。カーボンブラックには、その製法や原料により様々な呼称がある。具体的には、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ガスブラックなどである。
基層に添加する導電性フィラーの量(導電性フィラーの含有量)は、基層に必要な導電性を付与できること、基層を構成する樹脂の熱劣化、基層の耐屈曲性、機械的強度、及び熱伝導率などを考慮して選択される。
基層の樹脂成分の電気抵抗を下げるなどの目的で、樹脂材料には、導電材として導電性フィラーの他にイオン導電材を含有させてもよい。イオン導電材としては、リチウム塩やカリウム塩の他、ピリジン系、脂環族アミン系、及び脂肪族アミン系のイオン液体などが挙げられる。このうち、分散性の観点から、イオン液体が好ましい。
基層は、次の各工程を含む製造方法で形成する。
(1)樹脂材料、導電性フィラーを樹脂材料の温度が150℃未満であるの温度環境下で混合して混合物を得る第1混合工程、
(2)第1混合工程で得られた混合物を、樹脂材料の温度が240~420℃(240℃以上、420℃以下)である温度環境下で混合して混合物を得る第2混合工程
(3)第2混合工程で得られた混合物を、樹脂材料の溶融温度以上の温度で溶融し、円筒チューブ状に成形する成形工程
以下、(1)、(2)及び(3)の各工程について説明する。
第1混合工程では、樹脂材料であるポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK)と導電性フィラーであるカーボンブラックとを、流動式混合機により樹脂材料のガラス転移点未満の温度環境下で混合して混合物を得る。流動式混合機としては、固体の流動運動を利用して混合する機構をもつ公知の種々のものを用いることができるが、具体的にはヘンシェルミキサーやリボンミキサー、プラネタリーミキサーなどの混合機を用いることができる。その中でも、混合効率の観点からヘンシェルミキサーを用いることが好ましい。また、流動式混合機の回転数、処理時間、処理量などは、材料に応じて適切に選択することが必要である。
第2混合工程では、第1混合工程で得られた混合物を樹脂材料のガラス転移点以上の温度環境下で混合して混合物を得る。第2混合工程に用いる混合機としては、バレル又はシリンダー内に2本のスクリューを備える二軸スクリュー混練機を使用することができる。供給部の供給孔から供給された混合物は、スクリューの回転によってダイに向けて前進しながら、バレル又はシリンダー、スクリュー、及び原料の間の摩擦によって剪断発熱し、溶融混合される。その際に、バレル又はシリンダー内の温度が420℃を超えると、PEEKが熱分解又は熱劣化する。そのため、バレル又はシリンダーの外部からの冷却や温度調整、スクリューの回転速度の調整などを行って、原料の温度が高くなりすぎないように制御することが必要である。他方で、バレル又はシリンダーの温度が240℃を下回ると、PEEKが安定した溶融状態を形成しないため、導電性フィラーであるカーボンブラックの分散状態が不均一となり、機械的、電気的及び光学的な特性に優れた混合物を得ることが困難である。二軸スクリュー混練機の先端部には、通常ストランドダイが設置されており、混合物を棒状に押出し、空冷後、切断してペレット状の混合物を作製する。
成形工程では、第2混合工程で得られた混合物を、円筒チューブ状のベルト形状へ成形する。成形には、使用する樹脂に応じて押出成形法、インフレーション成形法などの方法を選択することが可能であるが、生産性の観点から円筒押出成形法を用いることが好ましい。
表面層は、主に、結着樹脂、パーフルオロポリエーテル(PFPE)、分散剤、その他添加物によって構成される。以下、これら各々について説明する。
表面層に含まれる結着樹脂は、PFPEを分散させたり、基層との密着性を確保したり、機械的強度の特性を確保したりするために用いられる。
パーフルオロポリエーテルは、パーフルオロアルキレンエーテルを繰り返し単位として有するオリゴマー又はポリマーのことである。パーフルオロアルキレンエーテルの繰り返し単位としては、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の繰り返し単位が挙げられる。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挙げられる。
表面層は、パーフルオロポリエーテルを分散させるための分散剤を含有することが好ましい。このような分散剤を含有することによって、表面層中でのPFPEの分散状態をより安定させることができる。分散剤としては、パーフロオロアルキル鎖と炭化水素に親和性のある部位を持つ化合物、つまりは親フッ素と嫌フッ素の両親媒性を持つ化合物で、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好ましく用いられる。その中でも、以下のものが特に好ましい。
(i)フルオロアルキル基を有するビニルモノマーと、アクリレート又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、又は、
(ii)フルオロアルキル基を有するアクリレート又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
表面層には、中間転写ベルトに求められる特性に応じて、導電性を持たせてもよい。表面層に導電性を持たせるために、表面層中に導電性フィラーを含有させてもよい。
表面層は、次の各工程を含む製造方法で形成することが好ましい。
(1)パーフルオロポリエーテル、結着樹脂を形成するための重合性モノマー、分散剤及び重合開始剤を混合して混合物を得る混合工程、
(2)混合工程で得られた混合物を半導電性ベルト(基層)上に塗布する塗布工程、及び、
(3)塗布工程で半導電性ベルトに塗布された混合物に紫外線を照射して該混合物における重合性モノマーを重合させる重合工程
上述の該塗布工程の前に、表面層と基層との接着性を上げるために易接着化処理を行ってもよい。易接着化処理のなかでも紫外線照射、プラズマ処理、コロナ処理が好ましく、さらに好ましくはコロナ処理である。コロナ処理では、典型的には、基層を所定の治具により所定の速度(フィルム速度)で搬送しながら、その外周面に対してコロナ放電を行う。コロナ処理については、次式で示される放電量(W・min/m2))が物性値と相関することが知られている。
放電量=P÷L÷v
上記式中、Pは放電電力(W)、Lは放電電極長(m)、vはフィルム速度(m/min)である。
次に、中間転写ベルトの電気物性について説明する。中間転写方式の画像形成装置では、一次転写部において、帯電したトナーを、電界をかけて感光ドラムから中間転写ベルトに移動させるため、中間転写ベルトの表面抵抗と体積抵抗とが画質を左右する重要な物性となる。
電気物性の測定装置としては、(株)三菱化学アナリテック製ハイレスタUPを使用した。表面抵抗率は、温度23℃、相対湿度50%の環境下で、半導電性ベルトの外側(外周面)を表面とし、該半導電性ベルトの内側(内周面)の下地として装置付属のPTFE製の台を置き、測定モード「表面抵抗率」、URSプローブで1000Vを印加して測定した。体積抵抗率は、同様に温度23℃、相対湿度50%の環境下で、下地として装置付属の金属製の台を置き、測定モード「体積抵抗率」、URプローブで100Vを印加して測定した。また、中間転写ベルトが複数層からなる場合であっても、表面抵抗率、及び体積抵抗率の測定方法は同様である。
カーボンブラック単体の状態からDBP吸油量を測定する場合は、JIS6217に準拠し、株式会社あさひ総研社製S-500型を用いて行った。測定試料(カーボンブラック)を測定室に15g投入し、DBP(フタル酸ジブチル)の滴下速度4ml/min、回転翼回転数を125rpmに設定してトルクを計測した。DBP吸油量は、ピークトルク値の70%となるトルクとなったDBP滴下量と試料量によって定義される。
中間転写ベルトの状態から、中間転写ベルトに含有されているカーボンブラックのDBP吸油量を知るためには、下記のようにして確認することができる。
中間転写ベルトの基層の樹脂組成物の見かけ粘度の測定は、JISK7199に準拠し、キャピラリーレオメータ((株)東洋精機製作所、キャピログラフグラフ1D)を用いて行った。設定温度を380℃とし、溶融させた樹脂組成物試料20gを、直径1mm×長さ10mmのダイを用いて、剪断速度100/secとなる押出し速度で押し出すことで、見かけ粘度(Pa・s)を測定した。
中間転写ベルトの基層の樹脂組成物の樹脂劣化度は、示差走査熱量分析装置(DSC測定装置)、Q-1000(TAインスツルメンツジャパン社製)を用いて、サイクルIからIVをこの順序で行なった。昇温におけるピークトップ値を融点とした。下記の温度条件のうち、サイクルII及びサイクルIVの融点をそれぞれTm(II)、Tm(IV)としたとき、樹脂劣化度(ΔTm)を下記式(1)と定義した。
ΔTm=Tm(II)-Tm(IV) ・・・(1)
試料:樹脂組成物5~20mg、好ましくは10~15mg
測定法:試料をアルミパン中に入れ、リファレンスとして空のアルミパンを用いる。
温度条件:
サイクルI
・昇温I(20℃→400℃、昇温速度10℃/min.窒素雰囲気)
・400℃で5分間保持
・降温I(400℃→20℃、降温速度10℃/min.窒素雰囲気)
サイクルII
・昇温II(20℃→400℃、昇温速度10℃/min.窒素雰囲気)
・400℃で5分間保持
・降温II(400℃→20℃、降温速度10℃/min.窒素雰囲気)
サイクルIII
・昇温III(20℃→450℃、昇温速度10℃/min.窒素雰囲気)
・450℃で120分間保持
・降温III(450℃→20℃、降温速度10℃/min.窒素雰囲気)
サイクルIV
・昇温IV(20℃→400℃、昇温速度10℃/min.窒素雰囲気)
・400℃で5分間保持
・降温IV(400℃→20℃、降温速度10℃/min.窒素雰囲気)
中間転写ベルトの切断片を濃硫酸20mlにより溶解させ、切断片溶解液を得る。切断片溶解液を適宜なアルカリ溶液(例えば1N-水酸化ナトリウム水溶液など)で中和し、切断片溶解中和液する。切断片溶解中和液を水で2倍に希釈したのち、液体クロマトグラフィーでカラム内を希釈液が通過する過程で、DBP吸油量の異なる2種類のカーボンは、それぞれの移動速度の差によって分離することができる。また、希釈液を乾燥させることによって得られる残留部の重量から、中間転写ベルトに含有させるカーボンブラックの重量部を推定できる。
次に、後述する評価試験に用いた本発明に従う実施例、及び比較対照としての比較例の中間転写ベルトの構成及び製造方法について説明する。図4(図4a、図4b)の表は、以下に説明する実施例1~16(図4a)、及び比較例1~15(図4b)で作製した中間転写ベルトの各種測定結果をまとめたものである。なお、図4(図4a、図4b)において、便宜上、例えば1.0×1010を1.0E+10などと表記する。
(基層の作製)
実施例1では、導電材として下記のカーボンブラック(CB)を用いた。
第1のカーボンブラック:新日化カーボン株式会社製ニテロン#200IN/T-NS(DBP吸油量=93~127ml/100g、一次粒子径=31nm)
第2のカーボンブラック:東海カーボン株式会社製「トーカブラック#7270SB(DBP吸油量=36~79ml/100g、一次粒子径=36nm)
第1及び第2のカーボンブラック及び樹脂材料を、以下の配合量にてヘンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社、FM-150L/I)を用いて混合することにより、混合物(A)を作製した(第1混合工程)。
第1のカーボンブラック 18.5重量部
第2のカーボンブラック 7.0重量部
PEEK(Victrex社、450G) 74.5重量部
ヘンシェルミキサーの運転条件及び処理条件は以下の通りである。
羽回転数:1515rpm
処理量:30kg
処理時間:5分
処理温度:50℃
得られた混合物(A)に対して、二軸混練機(株式会社池貝、PCM43)を用いて以下の条件にて混合を行い、混合物(B)を作製した(第2混合工程)。
押出量:6kg/h
スクリュー回転数:225rpm
バレル制御温度:330℃
得られた混合物(B)に対して、先端部にスパイラル円筒ダイを備えた単軸押出成形機(株式会社プラスチック工学研究所)を用いて、以下の条件で成形を行い、中間転写ベルトの基層を得た。
押出量:6kg/h
ダイス温度:380℃
実施例2では、導電材として用いるカーボンブラックとPEEK樹脂の配合量を変更したこと以外は実施例1と同様にして中間転写ベルトを作製した。実施例2において用いた導電材及び第1混合工程での配合量は以下の通りである。
第1のカーボンブラック:新日化カーボン株式会社製ニテロン#200IN/T-NS(DBP吸油量=93~127ml/100g、一次粒子径=31nm)
第2のカーボンブラック:東海カーボン株式会社製「トーカブラック#7270SB(DBP吸油量=36~79ml/100g、一次粒子径=36nm)
第1及び第2のカーボンブラック及び樹脂材料を、以下の配合量にてヘンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社、FM-150L/I)を用いて混合することにより、混合物(A)を作製した(第1混合工程)。
第1のカーボンブラック 16.3重量部
第2のカーボンブラック 6.2重量部
PEEK(Victrex社、450G) 77.5重量部
実施例3では、導電材として用いるカーボンブラックとPEEK樹脂の配合量を変更したこと以外は実施例1と同様にして中間転写ベルトを作製した。実施例3において用いた導電材及び第1混合工程での配合量は以下の通りである。
第1のカーボンブラック:新日化カーボン株式会社製ニテロン#200IN/T-NS(DBP吸油量=93~127ml/100g、一次粒子径=31nm)
第2のカーボンブラック:東海カーボン株式会社製「トーカブラック#7270SB(DBP吸油量=36~79ml/100g、一次粒子径=36nm)
第1及び第2のカーボンブラック及び樹脂材料を、以下の配合量にてヘンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社、FM-150L/I)を用いて混合することにより、混合物(A)を作製した(第1混合工程)。
第1のカーボンブラック 20.7重量部
第2のカーボンブラック 7.8重量部
PEEK(Victrex社、450G) 71.5重量部
実施例4では、第2混合工程におけるスクリュー回転数を290rpmにしてペレット状の混合物を作製したこと以外は実施例1と同様にして中間転写ベルトを作製した。本実施例ではスクリュー回転数を変えて作製したが、これに制限されるものではない。
実施例5では、導電材として用いるカーボンブラックとPEEK樹脂の配合量を変更したこと以外は実施例1と同様にして中間転写ベルトを作製した。実施例5において用いた導電材及び第1混合工程での配合量は以下の通りである。
第1のカーボンブラック:新日化カーボン株式会社製ニテロン#200IN/T-NS(DBP吸油量=93~127ml/100g、一次粒子径=31nm)
第2のカーボンブラック:東海カーボン株式会社製「トーカブラック#7270SB(DBP吸油量=36~79ml/100g、一次粒子径=36nm)
第1及び第2のカーボンブラック及び樹脂材料を、以下の配合量にてヘンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社、FM-150L/I)を用いて混合することにより、混合物(A)を作製した(第1混合工程)。
第1のカーボンブラック 11.25重量部
第2のカーボンブラック 11.25重量部
PEEK(Victrex社、450G) 77.5重量部
実施例6では、導電材として用いるカーボンブラックとPEEK樹脂の配合量を変更したこと以外は実施例1と同様にして中間転写ベルトを作製した。実施例6において用いた導電材及び第1混合工程での配合量は以下の通りである。
第1のカーボンブラック:新日化カーボン株式会社製ニテロン#200IN/T-NS(DBP吸油量=93~127ml/100g、一次粒子径=31nm)
第2のカーボンブラック:東海カーボン株式会社製「トーカブラック#7270SB(DBP吸油量=36~79ml/100g、一次粒子径=36nm)
第1及び第2のカーボンブラック及び樹脂材料を、以下の配合量にてヘンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社、FM-150L/I)を用いて混合することにより、混合物(A)を作製した(第1混合工程)。
第1のカーボンブラック 25.65重量部
第2のカーボンブラック 2.85重量部
PEEK(Victrex社、450G) 71.5重量部
実施例7では、実施例1で得られた中間転写ベルト(基層)上に以下の表面層を形成した。この表面層は、導電性微粒子を含有するアクリル樹脂で形成されており、アクリル樹脂中にパーフルオロポリエーテルを含有する。
(表面層の塗料の作製)
以下の材料をホモジナイザーで撹拌することにより、中間体(H)を作製した。
メチルエチルケトン(キシダ化学) 16.5重量部
酢酸ブチル(キシダ化学) 16.5重量部
アロニックスM405(東亜合成) 25.7重量部
FLUOROLINK MD700(ソルベイスペシャルティポリマーズ)
13.5重量部
アロンGF-420(東亜合成) 25.2重量部
イルガキュア184(BASF) 1.8重量部
イルガキュア369(BASF) 0.7重量部
中間体(H)に以下の配合で導電剤を添加しミックスローターで撹拌することにより塗料(I)を作製した。
中間体(H) 79重量部
セルナックスCX-Z410K(日産化学) 3重量部
セルナックスCX-Z210IP(日産化学) 6重量部
イソプロピルアルコール(キシダ化学) 12重量部
なお、本実施例における導電剤(セルナックスCX-Z410K及びセルナックスCX-Z210IP(日産化学))と中間体(H)の合計に対する導電剤(セルナックスCX-Z410K及びセルナックスCX-Z210IP(日産化学))の配合比率(重量比率)は10.2重量%である。
(表面層の作製)
基層の外周面にコロナ処理装置(春日電気社製)を用いて放電量100W・min/m2の条件でコロナ処理をした(易接着化処理)。その後、塗料(I)を基層の外周面にスプレーコートし、70℃の乾燥炉で1分間かけ溶剤を蒸発させ、UV硬化により硬化反応を行った。得られたベルトの外周面をWA砥粒の研磨フィルム(MIPOX製)で研磨した。
実施例8では、実施例2で得られた中間転写ベルト(基層)上に、実施例7と同様にして表面層を形成した。
実施例9では、実施例3で得られた中間転写ベルト(基層)上に、実施例7と同様にして表面層を形成した。
実施例10では、実施例4で得られた中間転写ベルト(基層)上に、実施例7と同様にして表面層を形成した。
実施例11では、実施例5で得られた中間転写ベルト(基層)上に、実施例7と同様にして表面層を形成した。
実施例12では、実施例6で得られた中間転写ベルト(基層)上に、実施例7と同様にして表面層を形成した。
実施例13では、表面層の作製におけるコロナ処理の放電量を200W・min/m2としたこと以外は実施例8と同様にして中間転写ベルトを作製した(基層は実施例2の中間転写ベルト)。
実施例14では、表面層の作製におけるコロナ処理の放電量を50W・min/m2としたこと以外は実施例9と同様にして中間転写ベルトを作製した(基層は実施例3の中間転写ベルト)。
実施例15では、表面層に用いる導電剤と中間体の合計に対する導電剤の配合比率を変更したこと以外は実施例8と同様にして中間転写ベルトを作製した(基層は実施例2の中間転写ベルト)。
本実施例では、中間体(H)に以下の配合で導電剤を添加しミックスローターで撹拌することにより塗料(I)を作製した。
中間体(H) 79重量部
セルナックスCX-Z410K(日産化学) 2重量部
セルナックスCX-Z210IP(日産化学) 1重量部
イソプロピルアルコール(キシダ化学) 18重量部
なお、本実施例における導電剤(セルナックスCX-Z410K及びセルナックスCX-Z210IP(日産化学))と中間体(H)の合計に対する導電剤(セルナックスCX-Z410K及びセルナックスCX-Z210IP(日産化学))の配合比率(重量比率)は3.7重量%である。
実施例16では、表面層に用いる導電剤と中間体の合計に対する導電剤の配合比率を変更したこと以外は実施例9と同様にして中間転写ベルトを作製した(基層は実施例3の中間転写ベルト)。
本実施例では、中間体(H)に以下の配合で導電剤を添加しミックスローターで撹拌することにより塗料(I)を作製した。
中間体(H) 73重量部
セルナックスCX-Z410K(日産化学) 14重量部
セルナックスCX-Z210IP(日産化学) 7重量部
イソプロピルアルコール(キシダ化学) 6重量部
なお、本実施例における導電剤(セルナックスCX-Z410K及びセルナックスCX-Z210IP(日産化学))と中間体(H)の合計に対する導電剤(セルナックスCX-Z410K及びセルナックスCX-Z210IP(日産化学))の配合比率(重量比率)は22.3%である。
比較例1では、導電材として用いるカーボンブラックとPEEK樹脂の配合量を変更したこと以外は実施例1と同様にして中間転写ベルトを作製した。比較例1において用いた導電材及び第1混合工程での配合量は以下の通りである。
第1のカーボンブラック:新日化カーボン株式会社製ニテロン#200IN/T-NS(DBP吸油量=93~127ml/100g、一次粒子径=31nm)
第2のカーボンブラック:東海カーボン株式会社製「トーカブラック#7270SB(DBP吸油量=36~79ml/100g、一次粒子径=36nm)
第1及び第2のカーボンブラック及び樹脂材料を、以下の配合量にてヘンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社、FM-150L/I)を用いて混合することにより、混合物(A)を作製した(第1混合工程)。
第1のカーボンブラック 15.95重量部
第2のカーボンブラック 6.05重量部
PEEK(Victrex社、450G) 78.0重量部
比較例2では、導電材として用いるカーボンブラックとPEEK樹脂の配合量を変更したこと以外は実施例1と同様にして中間転写ベルトを作製した。比較例2において用いた導電材及び第1混合工程での配合量は以下の通りである。
第1のカーボンブラック:新日化カーボン株式会社製ニテロン#200IN/T-NS(DBP吸油量=93~127ml/100g、一次粒子径=31nm)
第2のカーボンブラック:東海カーボン株式会社製「トーカブラック#7270SB(DBP吸油量=36~79ml/100g、一次粒子径=36nm)
第1及び第2のカーボンブラック及び樹脂材料を、以下の配合量にてヘンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社、FM-150L/I)を用いて混合することにより、混合物(A)を作製した(第1混合工程)。
第1のカーボンブラック 21.0重量部
第2のカーボンブラック 8.0重量部
PEEK(Victrex社、450G) 71.0重量部
比較例3では、第2混合工程におけるスクリュー回転数を300rpmにしてペレット状の混合物を作製したこと以外は実施例1と同様にして中間転写ベルトを作製した。
比較例4では、第1混合工程を行わなかったこと以外は実施例1と同様にして中間転写ベルトを作製した。
比較例5では、導電材として用いるカーボンブラックとPEEK樹脂の配合量を変更したこと以外は実施例1と同様にして中間転写ベルトを作製した。比較例5において用いた導電材及び第1混合工程での配合量は以下の通りである。
第1のカーボンブラック:新日化カーボン株式会社製ニテロン#200IN/T-NS(DBP吸油量=93~127ml/100g、一次粒子径=31nm)
第2のカーボンブラック:東海カーボン株式会社製「トーカブラック#7270SB(DBP吸油量=36~79ml/100g、一次粒子径=36nm)
第1及び第2のカーボンブラック及び樹脂材料を、以下の配合量にてヘンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社、FM-150L/I)を用いて混合することにより、混合物(A)を作製した(第1混合工程)。
第1のカーボンブラック 12.8重量部
第2のカーボンブラック 15.7重量部
PEEK(Victrex社、450G) 71.5重量部
比較例6では、導電材として用いるカーボンブラックとPEEK樹脂の配合量を変更したこと以外は実施例1と同様にして中間転写ベルトを作製した。比較例6において用いた導電材及び第1混合工程での配合量は以下の通りである。
第1のカーボンブラック:新日化カーボン株式会社製ニテロン#200IN/T-NS(DBP吸油量=93~127ml/100g、一次粒子径=31nm)
第2のカーボンブラック:東海カーボン株式会社製「トーカブラック#7270SB(DBP吸油量=36~79ml/100g、一次粒子径=36nm)
第1及び第2のカーボンブラック及び樹脂材料を、以下の配合量にてヘンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社、FM-150L/I)を用いて混合することにより、混合物(A)を作製した(第1混合工程)。
第1のカーボンブラック 27.1重量部
第2のカーボンブラック 1.4重量部
PEEK(Victrex社、450G) 71.5重量部
比較例7では、実施例1とはDBP吸油量の異なるカーボンブラックを導電剤として用いたこと以外は実施例1と同様にして中間転写ベルトを作製した。比較例7において用いた導電材及び第1混合工程での配合量は以下の通りである。
第1のカーボンブラック:電気化学工業株式会社製デンカブラック粒状品(DBP吸油量=158~225ml/100g、一次粒子径=35nm)
第2のカーボンブラック:東海カーボン株式会社製「トーカブラック#7270SB(DBP吸油量=36~79ml/100g、一次粒子径=36nm)
第1及び第2のカーボンブラック及び樹脂材料を、以下の配合量にてヘンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社、FM-150L/I)を用いて混合することにより、混合物(A)を作製した(第1混合工程)。
第1のカーボンブラック 18.5重量部
第2のカーボンブラック 7.0重量部
PEEK(Victrex社、450G) 74.5重量部
比較例8では、比較例1で得られた中間転写ベルト(基層)上に、実施例7と同様にして表面層を形成した。
比較例9では、比較例2で得られた中間転写ベルト(基層)上に、実施例7と同様にして表面層を形成した。
比較例10では、表面層の作製におけるコロナ処理の放電量を230W・min/m2としたこと以外は実施例8と同様にして中間転写ベルトを作製した。
比較例11では、表面層の作製におけるコロナ処理の放電量を30W・min/m2としたこと以外は実施例9と同様にして中間転写ベルトを作製した。
比較例12では、第2のカーボンブラックを用いないこと、及び導電材として用いるカーボンブラックとPEEK樹脂の配合量を変更したこと以外は実施例1と同様にして中間転写ベルトを作製した。比較例12において用いた導電材及び第1混合工程での配合量は以下の通りである。
カーボンブラック:新日化カーボン株式会社製ニテロン#200IN/T-NS(DBP吸油量=93~127ml/100g、一次粒子径=31nm)
カーボンブラック及び樹脂材料を、以下の配合量にてヘンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社、FM-150L/I)を用いて混合することにより、混合物(A)を作製した(第1混合工程)。
カーボンブラック 20.0重量部
PEEK(Victrex社、450G) 80.0重量部
比較例13では、第2のカーボンブラックを用いないこと、及び導電材として用いるカーボンブラックとPEEK樹脂の配合量を変更したこと以外は実施例1と同様にして中間転写ベルトを作製した。比較例13において用いた導電材及び第1混合工程での配合量は以下の通りである。
カーボンブラック:新日化カーボン株式会社製ニテロン#200IN/T-NS(DBP吸油量=93~127ml/100g、一次粒子径=31nm)
カーボンブラック及び樹脂材料を、以下の配合量にてヘンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社、FM-150L/I)を用いて混合することにより、混合物(A)を作製した。
カーボンブラック 23.0重量部
PEEK(Victrex社、450G) 77.0重量部
比較例14では、表面層に用いる導電剤と中間体の合計に対する導電剤の配合比率を変更したこと以外は実施例8と同様にして中間転写ベルトを作製した。
本実施例では、中間体(H)に以下の配合で導電剤を添加しミックスローターで撹拌することにより塗料(I)を作製した。
中間体(H) 79重量部
セルナックスCX-Z410K(日産化学) 0.5重量部
セルナックスCX-Z210IP(日産化学) 0.25重量部
イソプロピルアルコール(キシダ化学) 20.25重量部
なお、本実施例における導電剤(セルナックスCX-Z410K及びセルナックスCX-Z210IP(日産化学))と中間体(H)の合計に対する導電剤(セルナックスCX-Z410K及びセルナックスCX-Z210IP(日産化学))の配合比率(重量比率)は0.9%である。
比較例15では、表面層に用いる導電剤と中間体の合計に対する導電剤の配合比率を変更したこと以外は実施例9と同様にして中間転写ベルトを作製した。
本実施例では、中間体(H)に以下の配合で導電剤を添加しミックスローターで撹拌することにより塗料(I)を作製した。
中間体(H) 72重量部
セルナックスCX-Z410K(日産化学) 16.0重量部
セルナックスCX-Z210IP(日産化学) 8.0重量部
イソプロピルアルコール(キシダ化学) 4.0重量部
なお、本実施例における導電剤(セルナックスCX-Z410K及びセルナックスCX-Z210IP(日産化学))と中間体(H)の合計に対する導電剤(セルナックスCX-Z410K及びセルナックスCX-Z210IP(日産化学))の配合比率(重量比率)は25.0%である。
4-1.画像の評価方法
本実施形態に従う画像形成装置を用いて、低湿環境(23℃/5%)においてA4サイズの普通紙(CS068、キヤノン社製)を連続通紙する耐久試験を600k枚まで実施した。また、10k枚を通紙するごとに、明朝5ptの文字列が印字された画像X、及びブラック用の画像形成部PKのみで全面ハーフトーンを印字した画像Yを、それぞれA3サイズの普通紙(CS068、キヤノン社製)の連続5枚に出力した。これによって得られた画像を以下に示す基準で、飛び散り、ゴースト、白ポチ(ポチ画像)の評価を行った。なお、白ポチとは、局所的にトナーの転写が適切に行われず記録材の下地が見える(白く抜ける)ような画像である。
・飛び散り
A:画像Xについて、文字列を顕微鏡などで拡大しても飛び散りが確認されない。
B:画像Xについて、文字列を顕微鏡などで拡大しても殆ど飛び散りが確認されない。
C:画像Xについて、文字列を顕微鏡などで拡大すると僅かに飛び散りが確認される。
D:画像Xについて、文字列を顕微鏡などで拡大すると飛び散りが確認される。
・ゴースト
A:画像Yについて、5枚全てにゴースト画像が確認されない。
B:画像Yについて、5枚のうち何れかで僅かにゴースト画像が確認される。
D:画像Yについて、5枚のうち何れかでゴースト画像が確認される。
・白ポチ
A:画像Yについて、5枚全てに直径1mm以上の白ポチが確認されない。
D:画像Yについて、5枚のうち何れかで直径1mm以上の白ポチが確認される。
評価結果を図5の表に示す。画像Xについて文字列を光学顕微鏡などで拡大して観察した際にトナー像の飛び散りが確認されたものがあった。トナー像の飛び散りのメカニズムは次のように考えられる。一次転写工程において、感光ドラムと中間転写ベルトとが物理的に接触する領域でトナー像の転写が行われるのが理想的である。しかし、中間転写ベルトの表面抵抗率が低い場合、感光ドラムと中間転写ベルトとが物理的に接触する領域の外側においても中間転写ベルトの表面電位が高くなる。その結果、感光ドラムが中間転写ベルトに接触するよりも前に感光ドラムから中間転写ベルトにトナーが転写(プレ転写)されることで、トナー像が飛び散ると考えられる。以上の理由から中間転写ベルトの表面抵抗率が低く設定されているものについて、飛び散りが発生したと考えられる。図4、図5の表から、中間転写ベルトの表面抵抗率ρsは1.0×109Ω/□以上である必要があることがわかる。一方、中間転写ベルトの表面抵抗率ρsは、中間転写ベルトの体積抵抗率ρvが追従して高くなることを抑制するなどの観点から、2×1012Ω/□以下とされる。つまり、中間転写ベルトの表面抵抗率ρsは、1×109~2×1012Ω/□であることが望まれる。
5 一次転写ローラ
7 中間転写ベルト
7a 基層
7b 表面層
Claims (17)
- 表面抵抗率ρsが1×109Ω/□以上、体積抵抗率ρvが1×1012Ω・cm以下である中間転写ベルトであって、ポリエーテルエーテルケトンとカーボンブラックとを含有する層を有する前記中間転写ベルトにおいて、前記層におけるカーボンブラックの重量比率が22.5~28.5重量%であり、前記層が含有するカーボンブラックのうち、DBP吸油量が93~127ml/100gである第1のカーボンブラックの重量比率が50~90重量%であり、DBP吸油量が36~79ml/100gである第2のカーボンブラックの重量比率が10~50重量%であることを特徴とする中間転写ベルト。
- 前記中間転写ベルトの表面抵抗率ρsが2×1012Ω/□以下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。
- 前記層の上に表面層を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の中間転写ベルト。
- 前記表面層は、導電性微粒子を含有するアクリル樹脂で形成されていることを特徴とする請求項3に記載の中間転写ベルト。
- 前記表面層は、前記アクリル樹脂中にパーフルオロポリエーテルを含有することを特徴とする請求項4に記載の中間転写ベルト。
- 表面抵抗率ρsが1×109Ω/□以上、体積抵抗率ρvが1×1012Ω・cm以下である中間転写ベルトであって、ポリエーテルエーテルケトンとカーボンブラックとを含有する層を有する中間転写ベルトの製造方法であって、
ポリエーテルエーテルケトンを含む樹脂材料、DBP吸油量が異なる少なくとも2種類のカーボンブラックを含む導電性フィラーを樹脂材料の温度が150℃未満である温度環境下で混合して混合物を得る第1混合工程と、
前記第1混合工程で得られた混合物を、樹脂材料の温度が240℃以上、420℃以下である温度環境下で混合して混合物を得る第2混合工程と、
前記第2混合工程で得られた混合物を、樹脂材料の溶融温度以上の温度で溶融し、円筒チューブ状に成形して、前記層を作製する成形工程と、
を含み、
前記カーボンブラックは、DBP吸油量が93~127ml/100gである第1のカーボンブラックと、DBP吸油量が36~79ml/100gである第2のカーボンブラックと、を含むことを特徴とする中間転写ベルトの製造方法。 - 前記層を構成する樹脂組成物の見かけ粘度が2310Pa・s以下であることを特徴とする請求項6に記載の中間転写ベルトの製造方法。
- 前記層を構成する樹脂組成物の樹脂劣化度(ΔTm)が7.5以下であることを特徴とする請求項6又は7に記載の中間転写ベルトの製造方法。
- 前記中間転写ベルトの表面抵抗率ρsは2×1012Ω/□以下であることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか一項に記載の中間転写ベルトの製造方法。
- 前記層が含有するカーボンブラックのうち前記第1のカーボンブラックの重量比率は50~90重量%であることを特徴とする請求項6乃至9のいずれか一項に記載の中間転写ベルトの製造方法。
- 更に、前記成形工程で得られた前記層の外周面に表面層を形成する表面層形成工程を含むことを特徴とする請求項6乃至10のいずれか一項に記載の中間転写ベルトの製造方法。
- 更に、前記表面層形成工程の前に、前記成形工程で得られた前記層の外周面に対しコロナ放電を行うコロナ処理工程を含むことを特徴とする請求項11に記載の中間転写ベルトの製造方法。
- 前記コロナ処理工程における放電量が50W・min/m2以上、200W・min/m2以下であることを特徴とする請求項12に記載の中間転写ベルトの製造方法。
- 更に、前記表面層形成工程において前記層の外周面に塗布する塗料を調製する調製工程であって、樹脂を含む塗料の中間体を調製する第1調製工程と、前記中間体に導電剤及びその溶剤を添加する第2調製工程と、を有する調製工程を含み、
前記中間体と前記導電剤の合計に対する前記導電剤の重量比率が3.7~22.3重量%であることを特徴とする請求項11乃至13のいずれか一項に記載の中間転写ベルトの製造方法。 - 前記表面層は、導電性微粒子を含有するアクリル樹脂で形成することを特徴とする請求項11乃至14のいずれか一項に記載の中間転写ベルトの製造方法。
- 前記表面層は、前記アクリル樹脂中にパーフルオロポリエーテルを含有することを特徴とする請求項15に記載の中間転写ベルトの製造方法。
- トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体から一次転写されたトナー像を記録材に二次転写するために担持して搬送する請求項1乃至5のいずれか一項に記載の中間転写ベルトと、を有することを特徴とする画像形成装置。
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