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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−38775
公開日 平成11年(1999)2月12日
出願番号 特願平9−194067
出願日 平成9年(1997)7月18日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】山下 穣平
発明者 下條 稔 / 島田 明 / 芦邊 恒徳 / 田中 篤志 / 長田 弘行
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 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上に転写した後、第2の画像担持体上に更に転写する画像形成装置において、該中間転写体が、基層上に少なくとも1層の表面処理層を有し、該中間転写体の抵抗値が該基層の100倍以上で、かつ該表面処理層の最上層が鎖伸長剤として下記式(I)

(式中、m及びpは0または1であり、R及びR′は1〜12個の炭素原子を含む直鎖あるいは分枝鎖アルキレン基であり、Aは一部または全部フッ素化された2〜12個の炭素原子を含む直鎖あるいは分枝鎖アルキル基である)で示されるフッ素化された多価アルコールを含有するポリウレタン樹脂を含有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】 該表面処理層の最上層が、ポリカーボネートポリオールを含有するポリウレタン樹脂を含有する請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項3】 該ポリウレタン樹脂中に含有される該フッ素化された多価アルコールの含有量が、5〜30重量%である請求項1または2に記載の画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に第1の画像担持体上に形成されたトナー画像を、一旦中間転写体上に転写させた後に更に転写させ画像形成物を得る電子写真画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】中間転写体を使用した画像形成装置は、カラー画像情報や多色画像情報の複数の成分色画像を順次積層転写してカラー画像や多色画像を合成再現した画像形成物を出力するカラー画像形成装置や多色画像形成装置、またはカラー画像形成機能や多色画像形成機能を具備させた画像形成装置として有効である。
【0003】中間転写体を用いた画像形成装置の一例の概略図を図1に示す。中間転写体としては、ベルトタイプやドラムタイプが主に使用されている。
【0004】図1は電子写真プロセスを利用したカラー画像形成装置(複写機あるいはレーザービームプリンター)である。中間転写体20(図1はベルトタイプ)は中抵抗の弾性体を使用している。
【0005】1は第1の画像担持体として繰り返し使用される回転ドラム型の電子写真感光体(以下感光ドラムと記す)であり、矢示の時計方向に所定の周速度(プロセススピード)をもって回転駆動される。
【0006】感光ドラム1は回転過程で、1次帯電器2により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで不図示の像露光手段3(カラー原稿画像の色分解・結像露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応して変調されたレーザービームを出力するレーザースキャナによる走査露光系等)による画像露光を受けることにより目的のカラー画像の第1の色成分像(例えばイエロー色成分像)に対応した静電潜像が形成される。
【0007】次いで、その静電潜像が第1の現像器(イエロー色現像器41)により第1色であるイエロートナーYにより現像される。この時第2〜第4の現像器(マゼンタ色現像器42、シアン色現像器43、ブラック色現像器44)の各現像器は作動−オフになっていて感光ドラム1には作用せず、上記第1色のイエロートナー画像は上記第2〜第4の現像器により影響を受けない。
【0008】中間転写体20は時計方向に感光ドラム1と同じ周速度をもって回転駆動されている。
【0009】感光ドラム1上に形成担持された上記第1色のイエロートナー画像が、感光ドラム1と中間転写体20とのニップ部を通過する過程で、1次転写ローラ62から中間転写体20に印加される1次転写バイアスにより形成される電界により、中間転写体20の外周面に順次中間転写(1次転写)されていく。
【0010】中間転写体20に対応する第1色のイエロートナー画像の転写を終えた感光ドラム1の表面は、クリーニング装置13により清掃される。
【0011】以下、同様に第2色のマゼンタトナー画像、第3色のシアントナー画像、第4色のブラックトナー画像が順次中間転写体20上に重ね合わせて転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。
【0012】63は2次転写ローラで、2次転写対向ローラ64に対応し平行に軸受させて中間転写体20の下面部に離間可能な状態に配設してある。
【0013】感光ドラム1から中間転写体20への第1〜第4色のトナー画像の順次重畳転写のための1次転写バイアスはトナーとは逆極性で、バイアス電源29から印加される。その印加電圧は、例えば+100V〜+2kVの範囲である。
【0014】感光ドラム1から中間転写体20への第1〜第3色のトナー画像の1次転写工程において、2次転写ローラ63及びクリーニング用帯電部材7は中間転写体20から離間することも可能である。
【0015】中間転写体20上に転写された合成カラートナー画像の第2の画像担持体である転写材Pへの転写は、2次転写ローラ63が中間転写体20に当接されると共に、給紙ローラ11から中間転写体20と2次転写ローラ63との当接ニップに所定のタイミングで転写材Pが給送され、2次転写バイアスがバイアス電源28から2次転写ローラ63に印加される。この2次転写バイアスにより中間転写体20から第2の画像担持体である転写材Pへ合成カラートナー画像が転写(2次転写)される。トナー画像の転写を受けた転写材Pは定着器15へ導入され加熱定着される。
【0016】転写材Pへの画像転写終了後、中間転写体20にはクリーニング用帯電部材7が当接され、感光ドラム1とは逆極性のバイアスを印加することにより、転写材Pに転写されずに中間転写体20上に残留しているトナー(転写残トナー)に感光ドラム1と逆極性の電荷が付与される。26はクリーニング用帯電部材7のバイアス電源である。
【0017】前記転写残トナーは、感光ドラム1とのニップ部及びその近傍において感光ドラム1に静電的に転写されることにより、中間転写体がクリーニングされる。
【0018】前述の中間転写体を用いた画像形成装置を有するカラー電子写真装置は、従来の技術である転写ドラム上に第2の画像担持体を張り付けまたは吸着せしめ、そこへ第1の画像担持体上から画像を転写する画像形成装置を有したカラー電子写真装置、例えば特開昭63−301960号公報中で述べられたごとくの転写装置と比較すると、第2の画像担持体である転写材になんら加工、制御(例えばグリッパーに把持する、吸着する、曲率を持たせる等)を必要とせずに中間転写体から画像を転写することができるため、封筒、ハガキ、ラベル紙等、薄い紙(40g/m2 紙)から厚い紙(200g/m2 紙)まで、幅の広狭、長さの長短、あるいは厚さの厚薄によらず、第2の画像担持体を多種多様に選択することができるという利点を有している。
【0019】このような利点のため、既に市場においては中間転写体を用いたカラー複写機、カラープリンター等が稼働している。
【0020】しかし、この中間転写体を用いた画像形成装置を実際に繰り返し使用する場合、次のごとくの克服すべき問題点を未だ有している。
【0021】例えば、第1の画像担持体である感光ドラムから中間転写体への転写効率が充分に高いものとなっていないため、多量の転写残トナーをクリーニングしなければならず、感光ドラムや中間転写体に具備すべきクリーニング装置が不可欠、かつ、装置への負荷が大きくなり、該クリーニング装置が構成上かなり複雑で高価なものとなってしまうことがあった。
【0022】これらの対策としては、例えば特開平6−222686号公報の様な該中間転写体の構成としてゴム、エラストマー等の弾性体からなる基層の上に少なくとも1種類以上の離型性に優れた樹脂等からなる表面処理層を設けることで、該基層により1次転写及び2次転写のニップが均一かつ十分に確保し、該表面処理層により転写効率(特に2次転写効率)の向上が図られていた。また、転写効率の向上と同時に画質の向上のために最上部層の比抵抗を下部層よりも大きくしたものとして、例えば特開平8−50419号公報等や、表面処理層の材料中に有機樹脂粒子を含有させているものとして、例えば特開平8−202064号公報等が挙げられるが、これらは文字画像等において画像がにじんだような転写飛び散りの発生を抑えきれていない。即ち、使用環境による中間転写体自身の抵抗変動が大きいため、あらかじめ転写されるトナーがどのような環境下でも飛び散らないようにような中間転写体の抵抗調整によってトナーに対する電気的な保持力を著しく高めてしまうと、今度は転写残トナーのクリーニング性の劣化をまねいたり、あるいは分子構造上の理由から伸縮性や平滑性が著しく高くなるため、当接部材の当接圧や中間転写ベルトの場合はその張架時張力によって表面層に亀裂が生じ、その部分が転写抜けを起こしたり、また、当接部材と中間転写体表面との間の摩擦力が増加し、中間転写体の回転に脈動を起こし、各色のトナー画像重ね時に色ずれを生じる等、画像欠陥の原因となるため、更なる改善が必要とされていた。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、転写飛び散りの生じない良好な画像を得ることができる中間転写体を有する画像形成装置を提供することである。
【0024】更に本発明の目的は、表面層の亀裂に起因する転写抜けの生じない中間転写体を有する画像形成装置を提供することである。
【0025】更に本発明の目的は、当接部材と中間転写体表面との間の摩擦力が低く、色ずれを生じない中間転写体を有する画像形成装置を提供することである。
【0026】更に本発明の目的は、良好なクリーニング性を得ることができる中間転写体を有する画像形成装置を提供することである。
【0027】
【課題を解決するための手段及び作用】即ち本発明は、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上に転写した後、第2の画像担持体上に更に転写する画像形成装置において、該中間転写体が、基層上に少なくとも1層の表面処理層を有し、該中間転写体の抵抗値が該基層の100倍以上で、かつ該表面処理層の最上層が鎖伸長剤として下記式(I)
【0028】

【0029】式中、m及びpは0または1であり、R及びR′は1〜12個の炭素原子を含む直鎖あるいは分枝鎖アルキレン基であり、Aは一部または全部フッ素化された2〜12個の炭素原子を含む直鎖あるいは分枝鎖アルキル基である)
で示されるフッ素化された多価アルコールを含有するポリウレタン樹脂を含有することを特徴とする画像形成装置である。
【0030】また、本発明は、該表面処理層の最上層が、ポリカーボネートポリオールを含有するポリウレタン樹脂を含有する上記画像形成装置である。
【0031】また、本発明は、該ポリウレタン樹脂中に含有される該フッ素化された多価アルコールの含有量が、5〜30重量%である上記画像形成装置である。
【0032】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【0033】本発明に用いられる中間転写体の抵抗値が基層の100倍以上であり、かつ、該表面処理層の最上層が、鎖伸長剤として下記式(I)
【0034】

【0035】式中、m及びpは0または1であり、R及びR′は1〜12個の炭素原子を含む直鎖あるいは分枝鎖アルキレン基であり、Aは一部または全部フッ素化された2〜12個の炭素原子を含む直鎖あるいは分枝鎖アルキル基である)
で示されるフッ素化された多価アルコールを含有するポリウレタン樹脂を含有することで、極性の小さい疎水基がペンダントに分子内に導入され表面に配向することになるので、帯電半減期が長くなる、即ち、使用環境を問わず、該中間転写体の該表面処理層の最上層が初期高電位を得、かつ、その保持時間が長いため、転写後の中間転写体の画像部、非画像部の表面電位差を小さいまま保持でき、中間転写体駆動時における、画像部トナーの電位の低い場所(非画像部)への移動(飛び散り)を防ぎ、また、該表面処理層の最上層の帯電性を維持したままポリウレタン樹脂の機械的物性も調整できるので、使用中に該表面処理層の最上層に亀裂は入らず、良好な耐久性を示す。
【0036】ここで、該中間転写体の抵抗値が該基層の100倍未満、あるいは、該フッ素化された多価アルコールを含有するポリウレタン樹脂を含有しない場合は、トナーの飛び散りが激しく、特に文字画像等は、にじんだような画像しか得られないか、または、仮に初期飛び散りが良好であっても、該中間転写体の該表面処理層の最上層の電位保持時間が長過ぎるため、著しいクリーニング不良が発生したり、数百枚程度で該表面処理層の最上層に亀裂を生じ、それが起因となる転写抜けが発生してしまう。
【0037】本発明に用いられる該ポリウレタン樹脂中に含有される該フッ素化された多価アルコールの含有量が5〜30重量%であることで、転写残トナーに対して、良好なクリーニング性を示す。
【0038】該フッ素化された多価アルコールの含有量が5重量%未満の場合は、飛び散り改善に対して顕著な効果は得られにくく、また、30重量%を越える場合は、2次転写効率が低下し易くなり、転写残トナーが増える傾向にあるため、結局クリーニング性が劣化し易くなる。
【0039】本発明に用いるポリウレタン樹脂は、ポリオール成分を1種類あるいは2種類以上含有してもよい。
【0040】本発明に用いるポリウレタン樹脂を製造するためのポリオール成分としては、一般的にウレタン樹脂の製造に用いられる種々のポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール等が挙げられる。
【0041】ポリエーテルポリオールとは、例えばエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド及びテトラヒドロフラン等のアルキレン基オキサイドの1種または2種以上を、2個以上の活性水素を有する化合物に付加重合させた生成物である。ここで、2個以上の活性水素を有する化合物としては、例えば、多価アルコール類、アミン類、アルカノールアミン類及び多価フェノール類等が挙げられる。多価アルコール類としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、グリセリン、ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン及びペンタエリスリトール等が、アミン類としては、エチレンジアミン及びヘキサメチレンジアミン等が、アルカノールアミン類としては、エタノールアミン及びプロパノールアミン等が、また、多価フェノール類としては、レゾルシン及びビスフェノール類等が挙げられる。
【0042】ポリエステルポリオールとは、多価アルコールと多塩基性カルボン酸の縮合物あるいはヒドロキシカルボン酸と多価アルコールの縮合物である縮合ポリエステルポリオール、ラクトンの重合物であるラクトン系ポリエステルポリオール、及びポリカーボネートポリオール等が挙げられる。
【0043】これらに使用される多価アルコール類としては、先にポリエーテルポリオールの項で例示した化合物等が、多塩基性カルボン酸類としては、例えばアジピン酸、グルタール酸、アゼライン酸、フマール酸、マレイン酸、フタール酸、テレフタール酸、ダイマー酸及びピロメリット酸等が挙げられる。更に、ヒドロキシカルボン酸と多価アルコールの縮合物として、ヒマシ油、ヒマシ油とエチレングリコールの反応生成物、ヒマシ油とプロピレングリコールの反応生成物等も有用である。
【0044】また、ラクトンの重合物とは、プロピオンラクトン、カプロラクトン及びバレロラクトン等を適当な重合開始剤で開環重合させたものをいう。
【0045】また、ポリカーボネートポリオールとは、グリコール類(1,6−ヘキサンジオール等)とホスゲンやエチレンカーボネートとの反応物をいう。
【0046】これらポリオールのうち好ましいものはポリエステルポリオールであり、中でも低摩擦化し易いポリカーボネートポリオールが特に好ましい。
【0047】ポリカーボネートポリオール以外のポリオールを用いたポリウレタン樹脂、あるいはポリウレタン樹脂以外の材料を用いた場合は、画像形成装置内の中間転写体に当接する部材との間に余分な摩擦力が起こり、色ずれを生じてしまうことがある。
【0048】これらのポリオールの分子量は好ましくは100〜10000、より好ましくは400〜8000である。
【0049】本発明に用いるポリウレタン樹脂を製造するためのポリイソシアネート化合物としては、通常のポリウレタン樹脂の製造に用いられる種々のものが例示される。具体的には、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6−ジイソシアネートメチルカプロエート、ビス(2−イソシアネートエチル)フマレート、ビス(2−イソシアネートエチル)カーボネート及び2−イソシアネートエチル−2,6−ジイソシアネートヘキサノエート;イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水添MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水添TDI)及びビス(2−イソシアネートエチル)4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート;キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート及びジエチルベンゼンジイソシアネート;HDIの水変性物及びIPDIの三量化物等;トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリフェニルメタンポリイソシアネート(粗製MDI)、変製MDI(カーボジイミド変性MDI等)及びナフチレンジイソシアネート等が挙げられる。
【0050】これらのポリイソシアネート化合物は、1種類あるいは2種類以上を組み合わせてもよい。
【0051】本発明に用いるウレタン樹脂は該フッ素化された多価アルコールに加え、他の低分子量の多官能化合物を鎖伸長剤または架橋剤としてプレポリマー組成物と必要により触媒の存在下で、反応させてもよい。
【0052】本発明に用いることができる該フッ素化された多価アルコール以外の鎖伸長剤、架橋剤としては、多価アルコール(エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン及びハイドロキノンジエチロールエーテル等)及び/または多価アミン(脂肪族ジアミン(エチレンジアミン及びヘキサメチレンジアミン等)、脂環族ジアミン(イソホロンジアミン及び4,4′−ジシクロヘキシルメタンジアミン等)、芳香族ジアミン(4,4′−ジアミノジフェニルメタン等)、芳香脂肪族ジアミン(キシレンジアミン等)、アルカノールジアミン(エタノールエチレンジアミン等)、ヒドラジン及びジヒドラジッド(アジピン酸ジヒドラジッド等)等)が挙げられる。これらは2種以上を混合して使用してもよい。
【0053】本発明において必要により使用される触媒としては、アミン触媒及び有機金属触媒が使用できる。これらのうち前者の例としてはトリエチレンジアミン及びモルフォリンが好ましく、後者の例としてはジブチル錫ジラウレート、オクチル酸錫及びスタナスオクトエート等が好ましい。これらは2種以上を混合して使用してもよい。
【0054】ポリマー化反応は通常、溶剤の存在下で行われる。溶剤としては、例えば芳香族炭化水素系(トルエン、キシレン及びトリメチルベンゼン等);エステル系[酢酸エチル、酢酸ブチル及びDBE(コハク酸ジメチル、グルタル酸ジメチル及びアジピン酸ジメチルの混合物)等];エーテル系(セロソルブアセテート及びカルビトールアセテート等);ケトン系(メチルエチルケトン及びシクロヘキサノン等);及びこれらの2種以上の混合溶剤を挙げることができる。
【0055】ポリウレタン樹脂の製造は特に限定されず、例えば階段的に反応せしめる方法や一括で反応せしめる方法等、通常の製造方法を用いればよい。
【0056】また、反応温度50〜120℃程度、常圧下で反応させればよい。
【0057】本発明に用いるポリウレタン樹脂は、更に、本発明の効果を損なわない範囲で、充填剤、可塑剤、着色剤、硬化促進剤、硬化遅延剤、タレ防止剤及び老化防止剤、湿気硬化性組成物に通常添加される添加剤を加えてもよい。
【0058】また、中間転写体表面の滑り性を上げ、転写性を向上するために該表面処理層中に本発明の特性に影響を及ぼさない範囲で必要に応じて滑剤を添加してもよい。滑剤は滑り性が向上するものであれば特に制限はなく、例えば下記のようなものが用いられる。
【0059】フッ素ゴム、フッ素エラストマー、黒鉛やグラファイトにフッ素を結合したフッ化炭素及び、PTFE、PVDF、ETFE、PFA等の樹脂のようなフッ素化合物の粉体、シリコーン樹脂粒子、シリコーンゴム、シリコーンエラストマー等のシリコーン系の粉体。PE、PP、PS、アクリル樹脂、ナイロン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂及びこれらの化合物、混合物の粉体、球状グラファイト等の粒状炭素、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化スズ、酸化鉄等の無機粉体等であり、これらを単独または複数混合して使用することもできる。また、粒子の形状や粒径も特に限定されるものではなく球状、繊維状、板状、不定型等滑り性が得られればどのような形状でも使用でき、粒径も制限はないものの分散性や表面性を考慮すると0.02〜50μmの範囲が望ましい。これらの粉体には必要に応じて滑り性を阻害しない範囲で表面処理を行ってもよい。また、諸特性に問題を与えない範囲で分散剤を使用することもできる。
【0060】また、本発明に用いる表面処理層には、本発明の効果を損なわない範囲でポリウレタン以外の樹脂を1種類あるいは2種類以上を混合して使用することができる。
【0061】本発明に用いる中間転写体の基層及び表面処理層に使用されるゴム、エラストマー、樹脂として、例えばゴム、エラストマーとしては、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレンターポリマー、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、アクリロニトリルブタジエンゴム、ウレタンゴム、シンジオタクチック1,2−ポリブタジエン、エピクロロヒドリンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ポリノルボルネンゴム、水素化ニトリルゴム、熱可塑性エラストマー(例えばポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリエステル系、フッ素樹脂系)等からなる群より選ばれる1種類あるいは2種類以上を使用することができる。ただし、上記材料に限定されるものではない。
【0062】また、樹脂としてはポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体(スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体及びスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等)、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体(スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等)、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂(スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体)、メタクリル酸メチル樹脂、メタクリル酸ブチル樹脂、アクリル酸エチル樹脂、アクリル酸ブチル樹脂、変性アクリル樹脂(シリコーン変性アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂変性アクリル樹脂、アクリル・ウレタン樹脂等)、塩化ビニル樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリ塩化ビニリデン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂及びポリビニルブチラール樹脂、ポリアミド樹脂、変性ポリフェニレンオキサイド樹脂等からなる群より選ばれる1種類あるいは2種類以上を使用することができる。ただし、上記材料に限定されるものではない。
【0063】本発明に用いる中間転写体の抵抗値を調節するためには導電剤を添加してもよい。導電剤としては特に限定されるものではないが、例えば、カーボン、アルミニウムやニッケル等の金属粉末、酸化チタン等の金属酸化物、4級アンモニウム塩含有ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルアニリン、ポリビニルピロール、ポリジアセチレン、ポリエチレンイミン、含硼素高分子化合物及びポリピロール等の導電性高分子化合物等からなる群より選ばれる1種類あるいは2種類以上を使用することができる。ただし、上記導電剤に限定されるものではない。
【0064】このような各種樹脂、エラストマー、ゴム等のバインダー中に各種添加剤を混合、分散する方法も適宜公知のものを用いることができる。バインダー成分がゴムまたはエラストマーの場合にはロールミル、ニーダー、バンバリーミキサー等の装置が用いられ、液状の場合にはボールミル、ビーズミル、ホモジナイザー、ペイントシェイカー、ナノマイザーもしくはそれに類する装置を使用して分散できる。
【0065】中間転写体の基層の上に表面処理層を設ける方法としては、塗料の塗工、例えばディッピング法、ロールコート法、スプレーコート法、刷毛塗り法や樹脂フィルム等の接着、あるいは成形法等があるが、これに限ったものではない。
【0066】例えば、中間転写体の表面処理層用塗料の塗工をする場合、塗工雰囲気としては湿度は40%RH以上60%RH未満が好ましい。40%RH未満の場合は、塗料の乾燥速度が早くなり表面部分と内部との乾燥速度差がでることにより、基層の表面粗さに関係なく該表面処理層の表面粗さが著しく悪化することがあり、60%RH以上の場合は、溶剤の種類によっては塗工・乾燥中に吸湿し、平滑な塗工面が成形できない場合がある。
【0067】中間転写体における基層の上に設ける表面処理層は1層でもよいが、場合によっては2層以上としてもよい。
【0068】本発明に用いる中間転写体は、例えば、円筒状の導電性支持体上に少なくともゴム、エラストマー、樹脂よりなる基層を有し、その基層の上層に一層以上の表面処理層を有するローラー(ドラム)形状、または同ように基層の上層に一層以上の表面処理層を有するベルト形状と、種々の態様を目的、必要に応じて選択することができる。その構成の例を図2〜図3に示す。
【0069】各図において、18は中間転写ドラム、19は剛体である円筒状導電性支持体、21は基層、22は表面処理層、また20は中間転写ベルトを示す。
【0070】本発明に用いられる中間転写体が中間転写ドラムの場合、円筒状導電性支持体としては、アルミニウム、鉄、銅及びステンレス等の金属や合金、カーボンや金属粒子等を分散した導電性樹脂等を用いることができ、その形状としては、上述したような円筒状や、円筒の中心に軸を貫通したもの、円筒の内部に補強を施したもの等が挙げられる。
【0071】本発明に用いられる中間転写ドラムは、例えば以下のようにして製造される。まず、円筒状導電性支持体としての金属ロールを用意する。ゴム、エラストマー、樹脂等を金属ロール上に溶融成形、注入成形、浸漬塗工あるいはスプレー塗工等により成形することによって基層を設ける。次に、表面処理層の材料を基層の上に溶融成形、注入成形、浸漬塗工あるいはスプレー塗工等により成形することによって表面処理層を設ける。
【0072】本発明に用いられる中間転写体が中間転写ベルトの場合、該中間転写ベルトが芯体層を有してもよく、これによって該中間転写ベルトの機械的強度が向上し、永久伸びに起因する画像欠陥が全くなくなる。
【0073】芯体層を構成する材料は例えば、綿、絹、麻、羊毛等の天然繊維、キチン繊維、アルギン酸繊維、再生セルロース繊維等の再生繊維、アセテート繊維等の半合成繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、ポリウレタン繊維、ポリアルキル基パラオキシベンゾエート繊維、ポリアセタール繊維、アラミド繊維、ポリフロロエチレン繊維、フェノール繊維等の合成繊維、炭素繊維、硝子繊維、ボロン繊維等の無機繊維、鉄繊維、銅繊維等の金属繊維からなる群より選ばれる1種あるいは2種以上を用いることができる。ただし、もちろん上記材料に限定されるものではない。
【0074】芯体層の具体的な形態例としては図4〜図6に示すように、糸状、織布状、不織布状、フィルム状等が考えられる。即ち、芯体層は必ずしも隙間のない連続した層である必要はない。製造のし易さ、製造コストの観点から、芯体層の好ましい形態例は図4及び図5に示したように、糸状あるいは織布状である。図4〜図6中、23が芯体層、24が被覆層である。
【0075】糸は1本のフィラメントであっても、複数のフィラメントを撚ったものであってもよく、片撚糸、諸撚糸、双糸等どのような撚り方であってもよい。また、例えば上記材料群にて示した材質の繊維を混紡してもよい。更に、場合によっては糸に適当な導電処理を施して使用することもできる。
【0076】同じく織布は、例えばメリヤス織り等どのような織り方の織布でも使用可能であり、もちろん交織した織布も使用可能である。また、場合によっては織布に適当な導電処理を施して使用することもできる。
【0077】芯体層を有する中間転写ベルトの基層の製造方法は特に限定されるものではないが、例えば筒状に織った織布を金型等に被せ、その上に被覆層を設ける方法、筒状に織った織布を液状ゴム等に浸漬して芯体層の片面あるいは両面に被覆層を設ける方法、糸を金型等に任意のピッチで螺旋状に巻き付け、その上に被覆層を設ける方法、金型等に被覆層を設け、その上に芯体層を設け、更にその上に被覆層を設ける、即ち被覆層の中間に芯体層を設ける方法等を挙げることができる。なお、ここでの芯体層に対する被覆層とは、芯体層を除く本発明の中間転写ベルトの基層材料を指し、被覆層と芯体層をあわせた全てを基層とする。
【0078】前述のように、本発明の画像形成装置に用いる中間転写ベルトに芯体層を設ける目的は、中間転写ベルトの補強にある。従って、芯体層の厚みは任意であるが、好ましい範囲としては10〜500μmである。芯体層の厚さが10μm未満であると、補強硬化が小さくなってしまい、本来の目的を果たすことができない。また、500μmより厚いとと、芯体層の剛直性が増し、中間転写ベルトを円滑に駆動することが困難になるために好ましくない。
【0079】なお、本発明における芯体層の厚さとは、芯体層が織布あるいは不織布である場合には、中間転写ベルトに成形する以前の状態の織布あるいは不織布を、厚さ測定機TH−102(テスター産業株式会社製)にて測定した値をいう。
【0080】また、芯体層が糸状である場合には、糸の太さを芯体層の厚さとする。糸の太さは中間転写ベルトに成形する以前の状態の糸を上記の厚さ測定機にて測定するものとする。
【0081】更に、芯体層がフィルム状である場合には、フィルムの厚さを上記の厚さ測定機にて測定した値を芯体層の厚さとする。ただし、厚さ測定機にて測定不可能の場合には、中間転写ベルトを厚さ方向に切断し、顕微鏡等で観測した値を芯体層の厚さとする。
【0082】芯体層の形態が上記のいずれにもあてはまらない場合には、中間転写ベルトを厚さ方向に切断し、顕微鏡等で観測した値を芯体層の厚さとする。
【0083】中間転写体の厚さは、中間転写ドラムの場合は該中間転写ドラムの機械的強度及び柔軟性を損なわない限り、中間転写ベルトの場合は該中間転写ベルトを円滑に駆動することが可能で、かつ、該中間転写ベルトの機械的強度及び柔軟性を損なわない限り、共に薄いほうが好ましい。具体的には0.1〜8mmが好ましい。
【0084】また、基層の厚さは100μm〜7500μmが好ましい。
【0085】また、表面処理層の厚さの和はその下の基層の柔軟性を損なわない程度に薄層にすることが好ましく、具体的には5〜500μmが好ましい。
【0086】基層の抵抗値は1×104 〜1×109 Ω、中間転写体の抵抗値は1×107〜1×1012Ωであることにより、あらゆる環境下で高品位の画像を得られるので好ましい。
【0087】本発明における中間転写体及び基層の抵抗値は下記の条件で測定される。
【0088】〈中間転写体の抵抗値の測定方法〉(1)中間転写ドラムの場合、図7に示したように、該中間転写ドラム18と金属ロール(φ30〜40)202を両者の軸が平行になるように線圧40g/cmで当接させ、直流電源204、適当な抵抗値を持つ抵抗器205、電位差計206をつなぐ。
(2)該金属ローラを駆動させ、これに従動する該中間転写ドラムの周速が100〜120mm/秒になるように調整する。
(3)中間転写ベルトの場合、図8に示したように、該中間転写ベルト20を張架し、2本の金属ローラ202及び203で挟み、直流電源、適当な抵抗値を持つ抵抗器、電位差計をつなぐ。201は金属ローラである。
(4)駆動ローラ200にて該中間転写ベルト表面の移動速度が100〜120mm/秒になるように該中間転写ベルトを駆動する。
(5)いずれの場合も、直流電源から電圧(+300V)を回路に印加し、抵抗器の両端の電位差Vrを電位差計にて読む。なお、測定時の雰囲気は、気温23±5℃、湿度50±10%RHとする。
(6)得られた電位差Vrから、回路に流れる電流値Iを求める。
(7)中間転写体の抵抗値=印加電圧(+300V)/電流値I。
【0089】以下に実施例をもって本発明を詳細に説明する。
【0090】(実施例1)円筒状の金型に、あらかじめチューブ状に押し出した厚さ0.30mmの下記配合のゴムコンパウンドをはめこみ、その上に接着剤を表面に塗ったポリエステル糸(直径100μm)をピッチ0.75mmで螺旋状に巻き付けた。更にその上に、あらかじめチューブ状に押し出した下記配合のゴムコンパウンドを被せ、加硫及び研磨を行うことにより、厚さ0.67mmの芯体層入りゴムベルト(基層)を得た。得られたゴムベルト(基層)の抵抗値は5.9×105 Ωであった。
【0091】
ゴム配合 NBRゴム 54部(重量部、以下同様)
EPDMゴム 23部 加硫剤 4部 加硫助剤 2部 加硫促進剤 3部 導電剤(カーボンブラック) 22部 分散助剤 1部 可塑剤 8部 (パラフィン系プロセスオイル)
【0092】次に、該ゴムベルト(基層)上に更にもう1層の表面処理層を得るための塗料を下記処方にて作成した。
【0093】
塗料配合 ポリウレタン樹脂溶液(固形分19重量%)
100部
PTFE樹脂粒子 14部 分散助剤 0.6部 メチルエチルケトン 165部 N−メチルピロリドン 57部【0094】上記塗料を該基層にスプレー塗布し、室温にて指触乾燥後130℃で1.5時間加熱することにより残存溶剤を除去し、厚さ30μmの表面処理層を有する中間転写ベルトを得た。得られた中間転写ベルトの抵抗値は8.7×1010Ωであった。
【0095】この中間転写ベルトを温度23℃/湿度60%の環境下で図1に示されるフルカラー電子写真装置に装着し、80g/m2 紙にフルカラー画像プリントを5000枚行った結果、転写飛び散り、表面ヒビ割れによる転写抜けが全くなく、色ずれ、クリーニング不良もほとんどなかった。結果を表1に示す。
【0096】また、本実施例の主な作像条件は以下のとおりである。
【0097】
カラー現像剤(4色共に):非磁性1成分トナー1次転写電圧:+700V2次転写電流:+12μAプロセススピード:110mm/sec【0098】また、画像評価の判断基準は以下のとおりである。
【0099】(転写飛び散り)
◎ 飛び散りは全く見られない。
【0100】○ 画像上でごくわずかに認識できるが、実用上問題なし。
【0101】△ 画像上で認識できる。
【0102】× 画像上で顕著に認識できる。
【0103】(転写抜け)
◎ 中間転写体の最上層のヒビ割れはなく、画像上の転写抜けは全く見られない。
【0104】○ 中間転写体の最上層のヒビ割れは一部分にわずかにあり、画像上の転写抜けは一部分にわずかに見られるが、実用上問題なし。
【0105】△ 中間転写体の最上層のヒビ割れは全面にわずかにあり、画像上の転写抜けは全面にかすかに見られる。
【0106】× 中間転写体の最上層のヒビ割れは全面にあり、画像上の転写抜けは全面に著しく見られる。
【0107】(色ずれ)
◎ 全く見られない。
【0108】○ 画像上の一部分にわずかに認識できるが、実用上問題なし。
【0109】△ 画像上で少々認識できる。
【0110】× 画像上で顕著に認識できる。
【0111】(クリーニング性)
◎ クリーニング不良による画像汚れは全く見られない。
【0112】○ 画像上の一部分にわずかに見られるが、実用上問題なし。
【0113】△ 画像上の全面に見られる。
【0114】× 画像上の全面に著しく見られる。
【0115】(実施例2)実施例1と同様にして芯体層入りゴムベルトを得た。
【0116】次に、実施例1で用いた塗料のうち、ポリウレタン樹脂溶液を下記の組成にした以外は全て同じ配合処方の塗料を用い、実施例1と同様にして厚さ23μmの表面処理層を有する中間転写ベルトを得た。得られた中間転写ベルトの抵抗値は5.5×1010Ωであった。
【0117】
塗料配合 ポリウレタン樹脂溶液(固形分19重量%)
100部
【0118】実施例1と同様にしてフルカラー画像プリントを5000枚行った結果、転写飛び散り、表面ヒビ割れによる転写抜け、色ずれが全くなく、クリーニング不良もほとんどなかった。結果を表1に示す。
【0119】(実施例3)実施例1と同様にして芯体層入りゴムベルトを得た。
【0120】次に、実施例1で用いた塗料のうち、ポリウレタン樹脂溶液を下記の組成にした以外は全て同じ配合処方の塗料を用い、実施例1と同様にして厚さ15μmの表面処理層を有する中間転写ベルトを得た。得られた中間転写ベルトの抵抗値は1.8×109 Ωであった。
【0121】
塗料配合 ポリウレタン樹脂溶液(固形分19重量%)
100部
【0122】実施例1と同様にしてフルカラー画像プリントを5000枚行った結果、転写飛び散り、表面ヒビ割れによる転写抜け、クリーニング不良が全くなく、色ずれもほとんどなかった。結果を表1に示す。
【0123】(実施例4)実施例1と同様にして芯体層入りゴムベルトを得た。
【0124】次に、実施例1で用いた塗料のうち、ポリウレタン樹脂溶液を下記の組成にした以外は全て同じ配合処方の塗料を用い、実施例1と同様にして厚さ18μmの表面処理層を有する中間転写ベルトを得た。得られた中間転写ベルトの抵抗値は6.6×109 Ωであった。
【0125】
塗料配合 ポリウレタン樹脂溶液(固形分19重量%)
100部
【0126】実施例1と同様にしてフルカラー画像プリントを5000枚行った結果、転写飛び散り、表面ヒビ割れによる転写抜け、色ずれ、クリーニング不良が全くなかった。結果を表1に示す。
【0127】(実施例5)直径182mm、長さ320mm、厚み3mmのアルミ製円筒状ローラー表面に下記配合のゴムコンパウンドを金型を用いてトランスファー成形することにより、厚さ5mmの基層を有するローラー(A)を得た。得られた基層の抵抗値は4.7×106 Ωであった。
【0128】

【0129】次に、実施例4と同じ配合処方の塗料を用い、該塗料を該ローラー(A)にスプレー塗布し、室温にて指触乾燥後120℃で1.5時間加熱することにより残存溶剤を除去し、厚さ18μmの表面処理層を有する中間転写ベルトを得た。得られた中間転写ドラムの抵抗値は7.2×109 Ωであった。
【0130】実施例1と同様にしてフルカラー画像プリントを5000枚行った結果、転写飛び散り、表面ヒビ割れによる転写抜け、色ずれ、クリーニング不良が全くなかった。結果を表1に示す。
【0131】(比較例1)実施例1と同様にして芯体層入りゴムベルトを得た。
【0132】次に、実施例1で用いた塗料のうち、ポリウレタン樹脂溶液を下記の組成にした以外は全て同じ配合処方の塗料を用い、実施例1と同様にして厚さ20μmの表面処理層を有する中間転写ベルトを得た。得られた中間転写ベルトの抵抗値は3.8×107 Ωであった。
【0133】
塗料配合 ポリウレタン樹脂溶液(固形分19重量%)
100部
【0134】実施例1と同様にしてフルカラー画像プリントを5000枚行った結果、転写飛び散りが顕著に発生した上、表面ヒビ割れによる転写抜け、色ずれも発生したため、高精細な画像を得ることができなかった。結果を表1に示す。
【0135】(比較例2)実施例1と同様にして芯体層入りゴムベルトを得た。
【0136】次に、実施例1で用いた塗料のうち、ポリウレタン樹脂溶液をフッ素系樹脂(フルオロオレフィン−ビニルエーテル交互共重合体)溶液(固形分20重量%、溶剤;キシレン)にした以外は全て同じ配合処方の塗料を用い、実施例1と同様にして厚さ40μmの表面処理層を有する中間転写ベルトを得た。得られた中間転写ベルトの抵抗値は1.3×1011Ωであった。
【0137】実施例1と同様にしてフルカラー画像プリントを5000枚行った結果、転写飛び散りは良好だが、表面ヒビ割れによる転写抜け、クリーニング不良が顕著に発生した上、色ずれも発生したため、高精細な画像を得ることができなかった。結果を表1に示す。
【0138】

【0139】
【発明の効果】本発明は、前述したような中間転写体を用いることにより、以下のような特徴を持つ画像形成装置を提供することができる。
【0140】(1)転写飛び散りの生じない良好な画像を得ることができる。
【0141】(2)表面層の亀裂に起因した転写抜けのない良好な画像を得ることができる。
【0142】(3)色ずれの生じない良好な画像を得ることができる。
【0143】(4)良好なクリーニング性によって画像汚れの生じない画像を得ることができる。




 

 


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