JP7367500B2 - 転写ユニット、転写装置、及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
<1>
樹脂と導電性カーボン粒子とを含む無端ベルトであって、外周面の6.3μm×4.2μmの評価領域に存在する前記導電性カーボン粒子の空間分布において、粒子間距離rが0.05μm以上0.30μm以下における下記式(1)で表される統計量L(r)の積分値が0以上0.1以下である無端ベルトである中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトの外周面に接触するクリーニングブレードであって、前記クリーニングブレードにおける前記中間転写ベルトとの接触部の100%モジュラスをM100(MPa)とし、前記接触部の反発弾性率をRe(%)としたとき、M100/Reの値が0.25以上、かつ、Reの値が25以上であるクリーニングブレードを有し、前記中間転写ベルトの外周面を清掃するクリーニング手段と、
を備える転写ユニット。
前記樹脂は、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、芳香族ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、及びポリエーテルイミド樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含む<1>に記載の転写ユニット。
<3>
前記樹脂は、ポリイミド樹脂を含む<2>に記載の転写ユニット。
前記導電性カーボン粒子の個数平均一次粒径は、10nm以上20nm以下である<1>~<3>のいずれか1つに記載の転写ユニット。
<5>
前記導電性カーボン粒子の個数平均一次粒径は、10nm以上15nm以下である<4>に記載の転写ユニット。
<6>
前記導電性カーボン粒子は、チャネルブラックである<1>~<5>のいずれか1つに記載の転写ユニット。
前記中間転写ベルトに対する前記クリーニングブレードの接触圧は、1.0g/mm以上4.0g/mm以下である<1>~<6>のいずれか1つに記載の転写ユニット。
<1>~<7>のいずれか1つに記載の転写ユニットと、
像保持体の表面に形成されたトナー像を前記転写ユニットの前記中間転写ベルトの表面に一次転写する一次転写手段と、
前記中間転写ベルトの表面に転写された前記トナー像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、
を備えた転写装置。
<9>
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電装置と、
帯電した前記像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、
トナーを含む現像剤を収容し、前記現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
前記トナー像を記録媒体の表面に転写する<8>に記載の転写装置と、
を備える画像形成装置。
前記<5>に係る発明によれば、導電性カーボン粒子の個数平均一次粒径が15nmを超える場合に比べ、凹凸紙への転写性が優れる転写ユニットが提供される。
前記<6>に係る発明によれば、導電性カーボン粒子がファーネスブラックである場合に比べ、凹凸紙への転写性が優れる転写ユニットが提供される。
前記<9>に係る発明によれば、中間転写ベルトにおける統計量L(r)の積分値が0.1未満でありクリーニングブレードにおけるM100/Reの値が0.25未満である場合、又は中間転写ベルトにおける統計量L(r)の積分値が0.1未満でありクリーニングブレードにおけるReの値が25未満である転写装置を適用した場合に比べ、凹凸紙への転写維持性に優れる画像形成装置が提供される。
本実施形態において「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本実施形態において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
本実施形態において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。本実施形態において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
本実施形態に係る転写ユニットは、樹脂と導電性カーボン粒子とを含む無端ベルトであって、外周面の6.3μm×4.2μmの評価領域に存在する前記導電性カーボン粒子の空間分布において、粒子間距離rが0.05μm以上0.30μm以下における下記式(1)で表される統計量L(r)の積分値が0以上0.1以下である無端ベルトである中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの外周面に接触するクリーニングブレードであって、前記クリーニングブレードにおける前記中間転写ベルトとの接触部の100%モジュラスをM100(MPa)とし、前記接触部の反発弾性率をRe(%)としたとき、M100/Reの値が0.25以上、かつ、Reの値が25以上であるクリーニングブレードを有し、前記中間転写ベルトの外周面を清掃するクリーニング手段と、を備える。転写ユニットは、画像形成装置に対して脱着される構成であってもよい。
また、本明細書において導電性とは、20℃における体積抵抗率が1×1013Ωcm未満であることを意味する。
また、反発弾性率は、JIS K6255(1996年)に準じて、23℃環境下にてリュプケ式反発弾性試験機を用いて求めた値である。
また、初期において凹凸紙への転写性が良好な無端ベルトを中間転写ベルトとして用いても、画像形成を行うに伴って中間転写ベルトの外周面に付着物がつくと、付着物によって異常放電が起こりやすくなることがある。
したがって、まず、中間転写ベルトの外周面では、導電性カーボン粒子が細かく分散している。そして、中間転写ベルトが記録媒体の凹凸に追従できず凹凸紙の凸部において局所的に過剰な電界がかかったとしても、中間転写ベルトの外周面において細かく分散された導電点でそれぞれ小さな放電が起こり分散されることで、異常放電によるトナーの帯電量低下又は逆帯電が抑制され、転写性が向上する。
以下、中間転写ベルトとして用いる無端ベルトと、クリーニング手段として用いるクリーニングブレードと、についてそれぞれ説明する。
中間転写ベルトとして用いる無端ベルトは、樹脂と導電性カーボン粒子とを含み、L(r)の積分値が0以上0.1以下である。
無端ベルトが単層体である場合、前記単層体が、樹脂と導電性カーボン粒子とを含みL(r)の積分値が0以上0.1以下の層である。
無端ベルトが積層体である場合、前記積層体は、例えば、基材層と、基材層に設けられた表面層と、を有する。表面層は、無端ベルトの最外層である。積層体は、基材層と表面層との間に他の層を有してもよい。
無端ベルトが基材層と表面層とを有する積層体である場合、前記表面層が、樹脂と導電性カーボン粒子とを含みL(r)の積分値が0以上0.1以下の層である。基材層は、特に限定されるものではなく、例えば、基材層用樹脂と基材層用導電性カーボン粒子とを含む層が挙げられる。
以下、単層体である無端ベルトの層を「単層」ともいう。また、積層体である無端ベルトのうち樹脂と導電性カーボン粒子とを含む表面層を「第1の層」、基材層用樹脂と基材層用導電性カーボン粒子とを含む基材層を「第2の層」ともいう。さらに、単層又は第1の層に含まれる樹脂及び導電性カーボン粒子をそれぞれ「第1の樹脂」及び「第1の導電性カーボン粒子」ともいい、第2の層に含まれる基材層用樹脂及び基材層用導電性カーボン粒子をそれぞれ「第2の樹脂」及び「第2の導電性カーボン粒子」ともいう。
単層又は第1の層に含まれる第1の樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂(PI樹脂)、ポリアミドイミド樹脂(PAI樹脂)、芳香族ポリエーテルケトン樹脂(例えば、芳香族ポリエーテルエーテルケトン樹脂等)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂)、ポリエーテルイミド樹脂(PEI樹脂)、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。第1の樹脂は、機械的強度及び第1の導電性カーボン粒子の分散性の観点から、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、芳香族ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、及びポリフェニレンサルファイド樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、ポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含むことがより好ましい。中でも、機械的強度の観点から、ポリイミド樹脂がさらに好ましい。第1の樹脂は、1種の樹脂からなるものであってもよく、2種以上の樹脂の混合物であってもよい。
なお、無端ベルトが第1の層と第2の層とを有する場合、第1の樹脂と第2の樹脂とは、同じ樹脂であってもよく、異なる樹脂であってもよく、同種の樹脂である(例えば第1の樹脂及び第2の樹脂がいずれもポリイミド樹脂である)ことが好ましい。
ポリイミド樹脂としては、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物との重合体であるポリアミック酸(ポリイミド樹脂の前駆体)のイミド化物が挙げられる。
ポリイミド樹脂としては、例えば、下記一般式(I)で示される構成単位を有する樹脂が挙げられる。
R1で表される4価の有機基としては、芳香族基、脂肪族基、環状脂肪族基、芳香族基と脂肪族基とを組み合わせた基、又はそれらが置換された基が挙げられる。4価の有機基として具体的には、例えば、後述するテトラカルボン酸二無水物の残基が挙げられる。
R2で表される2価の有機基としては、芳香族基、脂肪族基、環状脂肪族基、芳香族基と脂肪族基とを組み合わせた基、又はそれらが置換された基が挙げられる。2価の有機基として具体的には、例えば、後述するジアミン化合物の残基が挙げられる。
ポリアミドイミド樹脂としては、繰り返し単位にイミド結合とアミド結合とを有する樹脂が挙げられる。
より具体的には、ポリアミドイミド樹脂は、酸無水物基を有する3価のカルボン酸化合物(トリカルボン酸ともいう)と、ジイソシアネート化合物又はジアミン化合物と、の重合体が挙げられる。
ジアミン化合物としては、上記のイソシアネートと同様の構造を有し、イソシアナト基の代わりにアミノ基を有する化合物が挙げられる。
芳香族ポリエーテルケトン樹脂としては、例えば、ベンゼン環等の芳香環がエーテル結合及びケトン結合により直鎖状に結合した樹脂が挙げられる。
芳香族ポリエーテルケトン樹脂としては、例えば、エーテル結合とケトン結合とが交互に配置されたポリエーテルケトン(PEK)、エーテル結合、エーテル結合、及びケトン結合の順に配置されたポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、エーテル結合、ケトン結合、及びケトン結合の順に配置されたポリエーテルケトンケトン(PEKK)、エーテル結合、エーテル結合、ケトン結合、及びケトン結合の順に配置されたポリエーテルエーテルケトンケトン(PEEKK)、エステル結合を含むポリエーテルケトンエステル等が挙げられる。
第1の層全体に対する第1の樹脂の含有量は、機械的強度及び体積抵抗率調整等の観点から、60質量%以上95質量%以下であることが好ましく、70質量%以上95量%以下であることがより好ましく、75質量%以上90質量%以下であることが更に好ましい。
第2の層全体に対する第2の樹脂の含有量は、機械的強度及び体積抵抗率調整等の観点から、60質量%以上95質量%以下であることが好ましく、70質量%以上95量%以下であることがより好ましく、75質量%以上90質量%以下であることが更に好ましい。
単層又は第1の層に含まれる第1の導電性カーボン粒子としては、例えばカーボンブラックが挙げられる。
カーボンブラックとしては、例えば、ケッチェンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック(すなわちガスブラック)、アセチレンブラック、等が挙げられる。カーボンブラックとしては、表面が処理されたカーボンブラック(以下、「表面処理カーボンブラック」ともいう)を用いてもよい。
表面処理カーボンブラックは、その表面に、例えば、カルボキシ基、キノン基、ラクトン基、ヒドロキシ基等を付与して得られる。表面処理の方法としては、例えば、高温雰囲気下で空気と接触して反応させる空気酸化法、常温(例えば、22℃)下で窒素酸化物又はオゾンと反応させる方法、高温雰囲気下での空気酸化後、低温でオゾンにより酸化する方法等を挙げられる。
第2の導電性カーボン粒子の個数平均一次粒径としては、例えば2nm以上40nm以下の範囲が挙げられ、分散性、機械的強度、体積抵抗率、成膜性等の観点から、20nm以上40nm以下の範囲が好ましく、20nm以上35nm以下の範囲がより好ましく、20nm以上28nm以下の範囲がさらに好ましい。
まず、得られたベルトの各層から、ミクロトームにより、100nmの厚さの測定サンプルを採取し、本測定サンプルをTEM(透過型電子顕微鏡)により観察する。そして、導電性カーボン粒子50個の各々の投影面積に等しい円の直径(すなわち円相当径)を粒子径として、その平均値を個数平均一次粒径とする。
第1の塗布液を用いて単層又は第1の層を形成する場合、第1の導電性カーボン粒子のpHとしては、例えば1.0以上5.5以下の範囲が挙げられ、L(r)積分値を前記範囲に調整する観点から、1.0以上3.0以下の範囲が好ましい。
また、後述する第2の塗布液を用いて第2の層を形成する場合、第2の導電性カーボン粒子のpHとしては、例えば1.0以上5.5以下の範囲が挙げられ、L(r)積分値を前記範囲に調整する観点から、1.0以上3.0以下の範囲が好ましい。
なお、無端ベルトが第1の塗布液を用いて形成された第1の層及び第2の塗布液を用いて形成された第2の層を有する場合、第1の導電性カーボン粒子のpHは、第2の導電性カーボン粒子のpHよりも小さいことが好ましい。
第2の層に含まれる第2の導電性カーボン粒子の具体例も、第1の導電性カーボン粒子の具体例と同様のものが挙げられる。
第1の層全体に対する第1の導電性カーボン粒子の含有量は、L値を小さくする観点、強度確保の観点から、10質量%以上50質量%以下であることが好ましく、13質量%以上40質量%以下であることがより好ましく、15質量%以上30質量%以下であることが更に好ましい。
第2の層全体に対する第2の導電性カーボン粒子の含有量は、分散性、機械的強度、体積抵抗率調整の観点から、5質量%以上40質量%以下であることが好ましく、10質量%以上30質量%以下であることがより好ましく、20質量%以上30質量%以下であることが更に好ましい。
単層、第1の層、及び第2の層は、それぞれ、樹脂及び導電性カーボン粒子のほかに、その他の成分を含んでもよい。
その他の成分としては、例えば、導電性カーボン粒子以外の導電剤、ベルトの強度向上のためのフィラー、ベルトの熱劣化を防止するための酸化防止剤、流動性を向上させるための界面活性剤、耐熱老化防止剤等が挙げられる。
上記層にその他の成分が含まれる場合、その他の成分の含有量は、対象となる層の全質量に対して、0質量%超10質量%以下が好ましく、0質量%超5質量%以下がより好ましく、0質量%超1質量%以下が更に好ましい。
-無端ベルトのL(r)積分値-
無端ベルトのL(r)積分値は、0以上0.1以下であり、凹凸紙への転写性を良好にする観点から0以上0.08以下が好ましく、0以上0.06以下がより好ましい。
L(r)積分値を上記範囲とする方法は、特に限定されるものではなく、例えば、第1の導電性カーボン粒子として個数平均一次粒径の小さな粒子を用いる方法、用いる第1の導電性カーボン粒子の種類を選択する方法、無端ベルトの製造過程における条件(例えば乾燥条件等)を調整する方法、などが挙げられる。
単層の厚みは、ベルトの機械的強度の観点から、60μm以上120μm以下であることが好ましく、80μm以上120μm以下であることがより好ましい。
第1の層の厚みは、製造適性の観点、及び放電を抑制する観点から、1μm以上40μm以下であることが好ましく、3μm以上20μm以下であることがより好ましい。
第2の層の厚みは、ベルトの機械的強度の観点から、50μm以上100μm以下であることが好ましく、60μm以上80μm以下であることがより好ましい。
無端ベルトが第1の層及び第2の層を有する場合、凹凸紙への転写性を良好にする観点から、総厚みに対する第1の層の割合が3%以上50%以下であることが好ましく、5%以上30%以下であることがより好ましい。
なお、各層の膜厚は、以下のようにして測定する。
即ち、無端ベルトの厚み方向の断面を光学顕微鏡又は走査型電子顕微鏡により観察して、測定対象の層の厚みを10箇所測定し、この平均値を厚みとする。
無端ベルトに100Vの電圧を5秒間印加した際の体積抵抗率の常用対数値は、凹凸紙への転写性を良好にする観点から、9.0(logΩ・cm)以上13.5(logΩ・cm)以下であることが好ましく、9.5(logΩ・cm)以上13.2(logΩ・cm)以下であることがより好ましく、10.0(logΩ・cm)以上12.5(logΩ・cm)以下であることが特に好ましい。
無端ベルトにおける100Vの電圧を5秒間印加した際の体積抵抗率の測定は、以下の方法により行う。
抵抗測定機として、微小電流計(Advantest社製R8430A)を用い、プローブとしてURプローブ(三菱ケミカルアナリテック(株)製)を使用し、体積抵抗率(logΩ・cm)について、無端ベルトを周方向に等間隔で6点、幅方向の中央部及び両端部について3点の計18点、電圧100V、印加時間5秒間、加圧1kgfで測定し、平均値を算出する。また、温度22℃、湿度55%RHの環境下で測定を行うものとする。
無端ベルトの外周面に100Vの電圧を3秒間印加した際の表面抵抗率の常用対数値は、凹凸紙への転写性を良好にする観点から、10.0(logΩ/suq.)以上15.0(logΩ/suq.)以下であることが好ましく、10.5(logΩ/suq.)以上14.0(logΩ/suq.)以下であることがより好ましく、11.0(logΩ/suq.)以上13.5(logΩ/suq.)以下であることが特に好ましい。
なお、前記表面抵抗率の単位logΩ/suq.は、表面抵抗率を単位面積当たりの抵抗値の対数値で表すものあり、log(Ω/suq.)、logΩ/suquare、logΩ/□等とも表記する。
前記無端ベルトの外周面における100Vの電圧を3秒間印加した際の表面抵抗率の測定は、以下の方法により行う。
抵抗測定機として、微小電流計(Advantest社製R8430A)を用い、プローブとしてURプローブ(三菱ケミカルアナリテック(株)製)を使用し、無端ベルトの外周面の表面抵抗率(logΩ/suq.)について、無端ベルトの外周面を周方向に等間隔で6点、幅方向の中央部及び両端部について3点の計18点、電圧100V、印加時間3秒間、加圧1kgfで測定し、平均値を算出する。また、温度22℃、湿度55%RHの環境下で測定を行うものとする。
無端ベルトの製造方法は、特に限定されるものではない。
無端ベルトの製造方法の一例では、例えば、第1の樹脂又はその前駆体と第1の導電性カーボン粒子と第1の溶媒とを含有する第1の塗布液を調製する第1の塗布液調製工程と、被塗布材の外周上に前記第1の塗布液を塗布して第1の塗布膜を形成する第1の塗布膜形成工程と、前記被塗布材の温度を上昇させながら前記第1の塗布膜を乾燥させる第1の乾燥工程と、を経る。上記無端ベルトの製造方法は、第1の塗布液調製工程、第1の塗布膜形成工程、及び第1の乾燥工程の他に、他の工程を経てもよい。他の工程としては、例えば第1の樹脂の前駆体を用いる場合、第1の乾燥工程によって乾燥された第1の塗布膜を焼成する第1の焼成工程等が挙げられる。
積層体である無端ベルトを製造する場合、第2の層は、例えば、第2の樹脂又はその前駆体と第2の導電性カーボン粒子と第2の溶媒とを含有する第2の塗布液を調製する第2の塗布液調製工程と、被塗布材の外周上に前記第2の塗布液を塗布して第2の塗布膜を形成する第2の塗布膜形成工程と、第2の塗布膜を乾燥させる第2の乾燥工程と、を経ることで、被塗布材の外周面に形成される。なお、第2の層は、例えば、第2の樹脂と第2の導電性カーボン粒子とを含むペレットを作製し、このペレットを溶融押出することで形成されたものであってもよい。
第1の塗布液調製工程では、第1の樹脂又はその前駆体と第1の導電性カーボン粒子と第1の溶媒とを含有する第1の塗布液を調製する。例えば、第1の樹脂がポリイミド樹脂であり、第1の導電性カーボン粒子がカーボンブラックである場合、第1の塗布液として、例えば、カーボンブラックが分散し、かつ、ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミック酸が第1の溶媒に溶解した溶液を調整する。また、例えば、第1の樹脂がポリアミドイミド樹脂であり、第1の導電性カーボン粒子がカーボンブラックである場合、第1の塗布液として、例えば、カーボンブラックが分散し、かつ、ポリアミドイミド樹脂が第1の溶媒に溶解した溶液を調整する。
第1の溶媒は、特に制限はなく、第1の樹脂として用いる樹脂の種類等に応じて適宜決定すればよい。例えば、第1の樹脂としてポリイミド樹脂又はポリアミドイミド樹脂である場合、第1の溶媒として、後述する極性溶剤が好ましく用いられる。
第1の塗布膜形成工程では、被塗布材の外周上に前記第1の塗布液を塗布して第1の塗布膜を形成する。
被塗布材としては、例えば、円筒状又は円柱状の金型等が挙げられる。被塗布材は、前記金型の外周面を離型剤処理したものであってもよい。単層体である無端ベルトを製造する場合、第1の塗布膜形成工程では、例えば、上記被塗布材又は離型剤処理した被塗布材の外周面に直接第1の塗布液を塗布する。積層体である無端ベルトを製造する場合、第1の塗布膜形成工程では、例えば、第2の層又は第2の塗布膜が形成された被塗布材の外周面に第1の塗布液を塗布する。
なお、第2の塗布膜形成工程を経る場合、第2の塗布膜形成工程において、被塗布材の外周上に第2の塗布液を塗布して第2の塗布膜を形成する。第2の塗布液の塗布方法も、第1の塗布液の塗布方法と同様である。
第1の乾燥工程では、第1の塗布膜形成工程において形成された第1の塗布膜を乾燥させる。第1の乾燥工程によって、第1の塗布膜中に含まれる第1の溶媒が除去され、単層又は第1の層が得られる。
第1の塗布膜を乾燥させる方法としては、例えば、第1の塗布膜に熱風を供給する方法、被塗布材を加熱する方法等が挙げられる。
ここで、第1の塗布膜表面における熱風の速度は、以下のようにして測定される。具体的には、風速計(アネモマスターModel6036 KANOMAX社製)を用いて測定をする。
第1の塗布膜表面における熱風の温度は、温度計(例えば、グラフテック社K熱電対、型番:JBS-7115-5M-K)をグラフテック社データレコーダー、型番:GL240に接続すること)により測定される。
第1の塗布膜の表面に熱風を供給する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、乾燥炉の熱風をスリットノズルから第1の塗布膜の表面に向かって吹き出す方法、乾燥炉の熱風を第1の塗布膜に直接供給する方法等が挙げられる。その中でも、第1の塗布膜表面における熱風の速度を制御しやすくなる観点から、スリットノズルを用いる方法が好ましい。
前記のように、無端ベルトの製造方法は、第1の焼成工程を経るものであってもよい。第1の焼成工程では、第1の乾燥工程によって乾燥された第1の塗布膜を加熱することで焼成する。例えば第1の樹脂がポリイミド樹脂である場合、第1の焼成工程によって第1の塗布膜に含まれるポリアミック酸がイミド化され、ポリイミドが得られる。
第1の焼成工程における加熱温度は、例えば150℃以上450℃以下の範囲が挙げられ、200℃以上430℃以下の範囲が好ましい。また、第1の焼成工程における加熱時間は、例えば20分間以上180分間以下の範囲が挙げられ、60分間以上150分以下の範囲が好ましい。
なお、積層体である無端ベルトを製造する場合において、第2の塗布液調製工程、第2の塗布膜形成工程、及び第2の乾燥工程を経て第2の層を形成する場合、第2の乾燥工程によって乾燥された第2の塗布膜を焼成する第2の焼成工程を経てもよい。第2の焼成工程は、第1の焼成工程を兼ねたものであってもよい。
クリーニング手段として用いるクリーニングブレードは、中間転写ベルトの外周面に接触するクリーニングブレードであって、中間転写ベルトとの接触部におけるM100/Reの値が0.25以上、かつ、Reの値が25以上であるクリーニングブレードであれば特に限定されるものではない。
以下、M100/Reの値が0.25以上、かつ、Reの値が25以上である部材を「接触部材」ともいう。
クリーニングブレードは、例えば、単層構成であってもよく、二層構成であってもよく、三層以上の構成であってもよく、その他の構成であってもよい。
単層構成のクリーニングブレードとしては、例えば、接触部を含めて全体が単一の材料から構成されたクリーニングブレード(すなわち、接触部材からなるクリーニングブレード)が挙げられる。
二層構成のクリーニングブレードとしては、例えば、接触部を含み腹面側全面に渡って形成され且つ接触部材からなる第一層と、該第一層よりも背面側に形成され且つ接触部材とは異なる材料からなる背面層としての第二層と、が設けられたクリーニングブレードが挙げられる。
三層以上の構成のクリーニングブレードとしては、例えば前記二層構成のクリーニングブレードにおける第一層と第二層との間に他の層を有するクリーニングブレードが挙げられる。
クリーニングブレードは、例えば、剛性板状支持材に接着されて用いられる。
接触部材は、M100/Reの値が0.25以上、かつ、Reの値が25以上であれば、特に限定されるものではない。
接触部材としては、例えば、ポリウレタンゴムを含有する部材が挙げられる。
ポリウレタンゴムは、ポリオール成分と、ポリイソシアネート成分と、を少なくとも重合したポリウレタンゴムである。ポリウレタンゴムは、必要に応じて、ポリオール成分以外にポリイソシアネートのイソシアネート基と反応し得る官能基を有する樹脂を重合したポリウレタンゴムであってもよい。
なお、ハードセグメントを構成する材料(ハードセグメント材料)としては、ポリオール成分のうち低分子ポリオール成分、ポリイソシアネートのイソシアネート基と反応し得る官能基を有する樹脂等が挙げられる。一方、ソフトセグメントを構成する材料(ソフトセグメント材料)としては、ポリオール成分のうち高分子ポリオール成分が挙げられる。
ハードセグメントの凝集体の平均粒子径を1μm以上とすることで、接触部材の表面の摩擦抵抗が低減され易くなる。そのため、ブレード挙動が安定化され、局所的な摩耗が抑制され易くなる。
一方、ハードセグメントの凝集体の平均粒子径を10μm以下とすることで、欠けの発生が抑制され易くなる。
なお、画像の2値化は、画像処理ソフトOLYMPUS Stream essentials(オリンパス社製)を用い、結晶部及びハードセグメントの凝集体を黒、非晶部(ソフトセグメントに相当)を白になるよう色相/彩度/輝度の閾値を調整する。
ポリオール成分は、高分子ポリオールと低分子ポリオールとが含まれる。
これらのポリオールは、単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
ポリイソシアネート成分としては、例えば、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、2,6-トルエンジイソシアネート(TDI)、1,6-ヘキサンジイソシアネート(HDI)、1,5-ナフタレンジイソシアネート(NDI)、及び3,3-ジメチルビフェニル-4,4-ジイソシアネート(TODI)などが挙げられる。
イソシアネート基に対して反応し得る官能基を有する樹脂(以下「官能基含有樹脂」と称する)は、柔軟性のある樹脂であることが望ましく、柔軟性の点から直鎖構造を有する脂肪族系の樹脂であることがより望ましい。官能基含有樹脂の具体例としては、2つ以上のヒドロキシル基を含むアクリル樹脂や、2つ以上のヒドロキシル基を含むポリブタジエン樹脂、2つ以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂等が挙げられる。
また、物性面では、従来のエポキシ樹脂と比べて、分子量に比して粘度が低いエポキシ樹脂が好適である。具体的には、重量平均分子量が900±100の範囲内であり、25℃における粘度が15000±5000mPa・sの範囲内であることが望ましく、15000±3000mPa・sの範囲内であることがより望ましい。この特性を有するエポキシ樹脂の市販品としては、例えば、DIC製、EPLICON EXA-4850-150等が挙げられる。
ポリウレタンゴムの製造は、プレポリマー法やワンショット法など、ポリウレタンの一般的な製造方法が用いられる。プレポリマー法は耐摩耗性及び欠け性に優れるポリウレタンが得られるため本実施形態には好適であるが、製法により制限されるものではない。
なお、クリーニングブレードの成形は、上記方法により調製されたクリーニングブレード形成用の組成物を、例えば、遠心成形や押し出し成形等を利用して、シート状に形成し、切断加工等を施すことにより作製される。
上記第三級アミンとしては、例えば、トリエチルアミン等のトリアルキルアミン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,3-ブタンジアミン等のテトラアルキルジアミン、ジメチルエタノールアミン等のアミノアルコール、エトキシル化アミン、エトキシル化ジアミン、ビス(ジエチルエタノールアミン)アジペート等のエステルアミン、トリエチレンジアミン(TEDA)、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン等のシクロヘキシルアミン誘導体、N-メチルモルホリン、N-(2-ヒドロキシプロピル)-ジメチルモルホリン等のモルホリン誘導体、N,N’-ジエチル-2-メチルピペラジン、N,N’-ビス-(2-ヒドロキシプロピル)-2-メチルピペラジン等のピペラジン誘導体等が挙げられる。
これらは単独で若しくは2種以上併せて用いられる。
接触部材のM100/Reの値は、0.25以上であり、好ましくは0.28以上であり、より好ましくは0.3以上である。なお、接触部材のM100/Reの値の上限は、耐欠け性の点から、1.0以下が好ましく、より好ましくは0.9以下である。
接触部材のRe[%]は、25%以上であり、好ましくは28%以上であり、より好ましくは30%以上である。なお、接触部のRe[%]の上限は、ブレード鳴きの抑制及び耐摩耗性の点から、60%以下が好ましく、より好ましくは40%以下である。
接触部材のM100[MPa]は、耐摩耗性及び耐欠け性の点から、4MPa以上10MPa以下が好ましく、より好ましくは5MPa以上9MPa以下である。
M100/Reの値が0.25以上、かつ、Reの値が25以上であることにより、M100/Reの値が0.25未満、かつ、Reの値が25未満である場合に比べ、マイクロタックアンダーが形成されやすく、クリーニングブレードの先端が引きずられることによる色筋の発生が抑制される。
上記重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法で測定された値である。
クリーニングブレードが、接触部材と該接触部材以外の領域(以下「非接触部材」ともいう)とがそれぞれ異なる材料にて構成されている場合における、非接触部材の組成について説明する。
単層構成であるクリーニングブレードは、例えば、前述の接触部材の成形方法によって製造される。
二層構成であるクリーニングブレード、三層以上の構成であるクリーニングブレードは、例えば、接触部材としての第一層及び非接触部材としての第二層(3層以上の層構成である場合には複数の層)を、相互に貼り合わせることにより作製される。上記貼り合わせる方法としては、両面テープ、各種接着剤等が好適に用いられる。また、成型時に時間差を置いて各層の材料を金型に流し込み、接着層を設けずに材料間で結合させることによって複数の層を接着してもよい。
クリーニングブレードは、例えば、中間転写ベルト側に開口部を有するクリーニングケース内に、接触部先端が開口部側となるよう固定される。クリーニングケースは、例えば、クリーニングブレードにより中間転写ベルトの外周面から回収された廃トナー等の異物を異物回収容器に導く搬送部材を備える。
クリーニング手段は、クリーニングブレードを2つ以上有していてもよい。
また、クリーニングブレード接触部が中間転写ベルトに食込む長さは、0.8mm以上1.2mm以下の範囲であることが望ましく、0.9mm以上1.1mm以下の範囲であることがより望ましい。
本実施形態に係る転写装置は、中間転写ベルトと中間転写ベルトの外周面を清掃するクリーニング手段とを備えた転写ユニットと、像保持体の表面に形成されたトナー像を転写ユニットの中間転写ベルトの表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写ベルトの表面に転写されたトナー像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を備え、転写ユニットとして前述の転写ユニットを用いる。
本実施形態に係る画像形成装置100は、図1に示すように、例えば、いわゆるタンデム方式であり、電子写真感光体からなる4つの像保持体101a~101dの周囲に、その回転方向に沿って順次、帯電装置102a~102d、露光装置114a~114d、現像装置103a~103d、一次転写装置(一次転写ロール)105a~105d、像保持体クリーニング装置104a~104dが配置されている。尚、転写後の像保持体101a~101dの表面に残留している残留電位を除去するために除電器を備えていてもよい。
像保持体101a~101dとしては、公知の電子写真感光体が広く適用される。電子写真感光体としては、感光層が無機材料で構成される無機感光体や、感光層が有機材料で構成される有機感光体などが用いられる。有機感光体においては、露光により電荷を発生する電荷発生層と、電荷を輸送する電荷輸送層を積層する機能分離型有機感光体や、電荷を発生する機能と電荷を輸送する機能を果たす単層型有機感光体が好適に用いられる。また、無機感光体においては、感光層がアモルファスシリコンにより構成されているものが、好適に用いられる。
帯電装置102a~102dとしては、特に制限はなく、例えば、導電性のローラ、ブラシ、フィルム、又はゴムブレード等を用いた接触型帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン帯電器やコロトロン帯電器など、公知の帯電器が広く適用される。これらの中でも接触型帯電器が好ましい。
露光装置114a~114dとしては、特に制限はなく、例えば、半導体レーザ光、LED(Light Emitting Diode、発光ダイオード)光、若しくは液晶シャッタ光等の光源、又はこれらの光源からポリゴンミラーを介して定められた像様に露光し得る光学系機器など、公知の露光装置が広く適用される。
現像装置103a~103dとしては、目的に応じて選択され。例えば、一成分系現像剤又は二成分系現像剤を、ブラシ又はローラ等を用い接触又は非接触で現像する公知の現像器などが挙げられる。
一次転写ロール105a~105dは単層又は多層のいずれでもよい。例えば、単層構造の場合は、発泡又は無発泡のシリコーンゴム、ウレタンゴム、又はEPDM等にカーボンブラック等の導電性粒子が適量配合されたロールで構成される。
像保持体クリーニング装置104a~104dは、一次転写工程後の像保持体101a~101dの表面に付着する残留トナーを除去するためのものであり、クリーニングブレードの他、ブラシクリーニング、又はロールクリーニング等が用いられる。これらの中でもクリーニングブレードを用いることが好ましい。また、クリーニングブレードの材質としてはウレタンゴム、ネオプレンゴム、又はシリコーンゴム等が挙げられる。
二次転写ロール109の層構造は、特に限定されるものではないが、例えば、三層構造の場合、コア層と中間層とその表面を被覆する塗布層により構成される。コア層は導電性粒子を分散したシリコーンゴム、ウレタンゴム、又はEPDM等の発泡体で、中間層はこれらの無発泡体で構成される。塗布層の材料としては、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、又はパーフルオロアルコキシ樹脂などが挙げられる。二次転写ロール109の体積抵抗率は107Ωcm以下であることが好ましい。また、中間層を除いた2層構造としてもよい。
対向ロール108は、二次転写ロール109の対向電極を形成する。対向ロール108の層構造は、単層又は多層のいずれでもよい。例えば単層構造の場合は、シリコーンゴム、ウレタンゴム、又はEPDM等にカーボンブラック等の導電性粒子が適量配合されたロールで構成される。二層構造の場合は、上記のゴム材料で構成される弾性層の外周面を高抵抗層で被覆したロールから構成される。
定着装置110としては、例えば、熱ローラ定着器、加圧ローラ定着器、又はフラッシュ定着器など公知の定着器が広く適用される。
中間転写ベルトクリーニング装置112は、前述の転写ユニットにおけるクリーニングブレードである。
中間転写ベルトクリーニング装置113としては、クリーニングブレードの他、ブラシクリーニング、又はロールクリーニング等が用いられる、
<中間転写体Aの作製>
全芳香族系ポリイミドワニス(固形分率:18wt%、ユニチカ製、ユーイミドKX、溶剤:NMP)1000gに、第1の導電性カーボン粒子として酸化処理ガスブラック(チャンネルブラック、オリオンエンジニアドカーボンズ製、FW200、個数平均一次粒径:13nm)を38g(21phr)添加したものを、高圧衝突型分散機(ジーナス製)により200MPaの圧力にてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに、2分割したスラリーを衝突させることを5回行うことで分散し、第1の塗布液である塗布液Aを得た。
また、中間転写体Aについて前述の方法で体積抵抗率及び外周面の表面抵抗率を測定したところ、体積抵抗率の常用対数値は10.1(logΩ・cm)、表面抵抗率の常用対数値は10.5(logΩ/suq.)であった。
酸化処理ガスブラック(オリオンエンジニアドカーボンズ製、FW200)の代わりに酸化処理ガスブラック(チャンネルブラック、オリオンエンジニアドカーボンズ製、SB6)を用いた以外は、無端ベルトA及び中間転写体Aと同様にして無端ベルトB及び中間転写体Bを得た。
無端ベルトBの全体膜厚(すなわち、単層の膜厚)は78μmであった。
中間転写体B全体に対する導電性カーボン粒子の含有量は20質量%、中間転写体Bの体積抵抗率の常用対数値は10.3(logΩ・cm)、中間転写体Bの表面抵抗率の常用対数値は10.8(logΩ/suq.)であった。
150℃で30分回転乾燥の代わりに、乾燥工程において、スリットノズルを用いて150℃で15分間加熱した以外は、無端ベルトA及び中間転写体Aと同様にして無端ベルトC及び中間転写体Cを得た。
無端ベルトCの全体膜厚(すなわち、単層の膜厚)は81μmであった。
中間転写体C全体に対する導電性カーボン粒子の含有量は17質量%、中間転写体Cの体積抵抗率の常用対数値は10.1(logΩ・cm)、中間転写体Cの表面抵抗率の常用対数値は10.4(logΩ/suq.)であった。
150℃で30分回転乾燥の代わりに、130℃で45分回転乾燥とした以外は、無端ベルトA及び中間転写体Aと同様にして無端ベルトD及び中間転写体Dを得た。
無端ベルトDの全体膜厚(すなわち、単層の膜厚)は81μmであった。
中間転写体D全体に対する導電性カーボン粒子の含有量は17質量%、中間転写体Dの体積抵抗率の常用対数値は10.2(logΩ・cm)、中間転写体Dの表面抵抗率の常用対数値は10.6(logΩ/suq.)であった。
150℃で30分回転乾燥の代わりにスリットノズルを用いて165℃で加熱した以外は、無端ベルトA及び中間転写体Aと同様にして、それぞれ無端ベルトE及び無端ベルトF並びに中間転写体E及び中間転写体Fを得た。尚、スリットノズルを用いた加熱時間は無端ベルトEは12分、無端ベルトFは10分とした。
無端ベルトE及び無端ベルトFの全体膜厚(すなわち、単層の膜厚)は、いずれも80μmであった。
中間転写体E全体に対する導電性カーボン粒子の含有量及び無端ベルトF全体に対する導電性カーボン粒子の含有量はいずれも17質量%、中間転写体E及び中間転写体Fの体積抵抗率の常用対数値はいずれも10.1(logΩ・cm)、中間転写体E及び中間転写体Fの表面抵抗率の常用対数値はいずれも10.5(logΩ/suq.)であった。
酸化処理ガスブラック(オリオンエンジニアドカーボンズ製、FW200)の代わりに酸化処理ガスブラック(チャンネルブラック、オリオンエンジニアドカーボンズ製、SB4)を用いた以外は、無端ベルトA及び中間転写体Aと同様にして無端ベルトG及び中間転写体Gを得た。
無端ベルトGの全体膜厚(すなわち、単層の膜厚)は80μmであった。
中間転写体G全体に対する導電性カーボン粒子の含有量は16質量%、中間転写体Gの体積抵抗率の常用対数値は10.3(logΩ・cm)、中間転写体Gの表面抵抗率の常用対数値は10.9(logΩ/suq.)であった。
<クリーニングブレード1~6の作製>
表1に従って、高分子ポリオール成分、低分子ポリオール成分、イソシアネート成分、及び架橋剤の種類及びモル比、並びに硬化成熟条件を変更し、単層である各クリーニングブレードを作製した。具体的には、次の通りである。
次いで、140℃に金型を調整した遠心成形機に上記クリーニングブレード形成用組成物A1を流し込み、表1に示す硬化成熟条件で、硬化した後、成熟加熱した。そして、冷却した硬化物をカットして、幅8mm、厚さ2mmのクリーニングブレードを得た。
・硬化成熟条件A:100℃で1時間硬化反応後、110℃で24時間熟成加熱
・硬化成熟条件B:110℃で1時間硬化反応後、110℃で24時間熟成加熱
・硬化成熟条件C:110℃で2時間硬化反応後、110℃で48時間熟成加熱
・硬化成熟条件D:100℃で40分硬化反応後、100℃で24時間熟成加熱
中間転写ベルトにおけるL(r)積分値、クリーニングブレードにおけるM100/Reの値、クリーニングブレードにおけるReの値を前述の方法により測定した結果を表2に示す。
<画像形成装置の作製>
表2に示す中間転写ベルトとクリーニングブレードとの組み合わせを、画像形成装置(富士ゼロックス社製、DocuColor-7171P)の改造機(すなわち、転写ベルトを取り付けたのち、クリーニングブレードをベルト膜厚に合わせ調整した改造機)に組み込み、実施例1~4及び比較例1~3の画像形成装置を得た。
なお、クリーニングブレードが中間転写ベルトに押し当てられる力NFである接触圧は1.1gf/mmであった。
<凹凸紙への転写性評価>
温度22℃湿度55%の環境下において、凹凸紙(レザック66、204gsm)にBlue色ベタ画像を形成し、初期の画質(初期画質)を目視評価した。また、上記ベタ画像を10000枚形成し、10000枚目の画像における画質(10kPV後画質)を目視評価した。評価基準は以下のとおりであり、結果を表1に示す。
A:転写ムラや色スジが確認されない
B:極軽微な転写ムラが発生
C:許容できない転写ムラが発生
D:色スジが発生
101a乃至101d 像保持体
102a乃至102d 帯電装置(帯電手段)
103a乃至103d 現像装置(現像手段)
104a乃至104d 像保持体クリーニング装置
105a乃至105d 一次転写ロール(転写手段)
106a乃至106e 支持ロール
107 中間転写ベルト
108 対向ロール
109 二次転写ロール(転写手段)
110 定着装置(定着手段)
111 駆動ロール
112、113 中間転写ベルトクリーニング装置
114a乃至114d 露光装置(潜像形成手段)
115 記録媒体
116 二次転写ベルト(導電性部材)
Claims (9)
- 樹脂と導電性カーボン粒子とを含む無端ベルトであって、外周面の6.3μm×4.2μmの評価領域に存在する前記導電性カーボン粒子の空間分布において、粒子間距離rが0.05μm以上0.30μm以下における下記式(1)で表される統計量L(r)の積分値が0以上0.1以下である無端ベルトである中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトの外周面に接触するクリーニングブレードであって、前記クリーニングブレードにおける前記中間転写ベルトとの接触部の100%モジュラスをM100(MPa)とし、前記接触部の反発弾性率をRe(%)としたとき、M100/Reの値が0.25以上、かつ、Reの値が25以上であるクリーニングブレードを有し、前記中間転写ベルトの外周面を清掃するクリーニング手段と、
を備える転写ユニット。
[前記式(1)中、rは前記粒子間距離を示し、K(r)は下記式(2)で表されるRipleyのK関数K(r)を示す。]
[前記式(2)中、1(|Xi-Xj|≦r)は指示関数を示し、Xi及びXjはそれぞれ点i及び点jの座標を示し、|Xi-Xj|は座標Xiと座標Xjとのユークリッド距離を示し、rは前記粒子間距離を示し、s(|Xi-Xj|)は下記式(3)で表される評価領域のエッジ補正係数s(x)を示し、x=|Xi-Xj|であり、Nは評価領域内における粒子の総数を示し、λは評価領域内における粒子の数密度を示す。]
[前記式(3)中、Lx及びLyはそれぞれ評価領域のx軸方向及びy軸方向における辺の長さ(μm)を示し、x=|Xi-Xj|であり、Xi及びXjはそれぞれ点i及び点jの座標を示し、|Xi-Xj|は座標Xiと座標Xjとのユークリッド距離を示す。] - 前記樹脂は、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、芳香族ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、及びポリエーテルイミド樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含む請求項1に記載の転写ユニット。
- 前記樹脂は、ポリイミド樹脂を含む請求項2に記載の転写ユニット。
- 前記導電性カーボン粒子の個数平均一次粒径は、10nm以上20nm以下である請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の転写ユニット。
- 前記導電性カーボン粒子の個数平均一次粒径は、10nm以上15nm以下である請求項4に記載の転写ユニット。
- 前記導電性カーボン粒子は、チャンネルブラックである請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の転写ユニット。
- 前記中間転写ベルトに対する前記クリーニングブレードの接触圧は、1.0g/mm以上4.0g/mm以下である請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の転写ユニット。
- 請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の転写ユニットと、
像保持体の表面に形成されたトナー像を前記転写ユニットの前記中間転写ベルトの表面に一次転写する一次転写手段と、
前記中間転写ベルトの表面に転写された前記トナー像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、
を備えた転写装置。 - 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電装置と、
帯電した前記像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、
トナーを含む現像剤を収容し、前記現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
前記トナー像を記録媒体の表面に転写する請求項8に記載の転写装置と、
を備える画像形成装置。
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