(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー担持体を構成するベース樹脂としてポリイミドを用いると共に、該ポリイミドよりも帯電列の上位の樹脂を摩擦帯電調整用ポリマーとして配合して用いたことを特徴とする静電複写用トナー担持体。
【請求項２】
前記摩擦帯電調整用ポリマーは、ポリアミドイミドであることを特徴とする請求項１記載の静電複写用トナー担持体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のトナー担持体が無端ベルト形状に形成されたことを特徴とする静電複写用無端ベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中間転写ベルトなどとして、静電複写式の画像形成装置に用いられる静電複写用トナー担持体及び静電複写用無端ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トナーを用いた静電複写式画像形成装置は、電子写真式の複写機、プリンタ、ファクシミリ、或はこれらの複合機等に利用されている。
【０００３】
この静電複写式画像形成装置においては、感光体の表面にパターン状に光が照射されてパターン状に静電荷を有した静電画像が形成される（露光工程）。ついでこの感光体の表面に、負極性又は正極性に帯電したトナー（負帯電トナー又は正帯電トナー）が、現像ローラにより一定濃度を維持されつつ搬送される。このトナーは、感光体と接触されることにより、感光体上に付着され（トナー移動工程）、感光体上で静電潜像が可視像化される（現像工程）。ついで、このトナー像は、紙などの被転写体に移し変えされる（トナー移動工程）ことにより像が形成される（転写工程）。
【０００４】
これらトナー移動工程において、トナーは、現像ローラから感光体へ、感光体から中間転写ベルト、紙などの被転写体へと移動する。この間、現像ローラ、感光体等にはバイアス電圧が印加され、このバイアス電圧によりトナーの移動が静電的に制御されている。これらのトナー移動において、現像ローラや感光体などは、トナーを担持するトナー担持体として機能する。
【０００５】
このようなトナー担持体は、適度の導電性を有すること、電気安定性の優れていること、難燃性であることなどが要求される。さらに、これらのトナー担持体を無端ベルトとして利用するときには、強度などの機械的物性の優れていることが要求される。このような観点から、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂などをベース樹脂として、この樹脂に電気抵抗制御剤としてのカーボンブラックなどを配合した材料から構成された無端ベルト状のトナー担持体が検討されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トナー移動工程では、トナーとトナー担持体との接触により接触摩擦帯電が発生する。ここで、フッ素樹脂をベース樹脂とするトナー担持体では、フッ素樹脂の帯電列が極めて下位なので、トナーとの接触摩擦によりトナーは正に帯電される。
【０００７】
例えば、トナーとして負帯電トナーを用いる場合には、トナー担持体との摩擦帯電により負帯電トナーは、極性が逆の正極性に逆帯電してしまう。これにより、トナー担持体を感光体とし用いる場合には、正に逆帯電したトナーが感光体の表面に固着して被転写体などの汚れ（地汚れ）の原因となる。
また、トナーとして正帯電トナーを用いる場合には、トナー担持体との摩擦帯電により正帯電トナーは、さらに正極性に強く帯電されて帯電電位を大きく上昇させてしまう。これにより、トナー担持体を感光体として用いる場合には、正帯電トナーの帯電電位が高いので、転写工程において、感光体のバイアス電圧が不足して、感光体から被転写体への転写不良を起こすことになる。
【０００８】
一方、ポリイミドの場合には、フッ素樹脂ほどではないが帯電列が下位なので、トナーとして負帯電トナーを用いる場合には、負帯電トナーは逆帯電を起こしてしまう。これにより、トナー担持体を感光体とし用いる場合には、正に逆帯電したトナーが感光体の表面に固着して被転写体などの汚れ（地汚れ）の原因となる。
【０００９】
また、トナーとして正帯電トナーを用いる場合には、正帯電トナーの帯電電位の低下を来し、転写工程の濃度不足の原因となる。
【００１０】
このため、トナー担持体は、適度な摩擦帯電性を有することが望まれており、界面活性剤や第４級アンモニウム塩などの摩擦帯電調整剤がこれらのベース樹脂に配合されている。
【００１１】
しかしながら、これらの従来の摩擦帯電調整剤は、ベース樹脂の機械的、電気的物性を低下させる。また、これらのトナー担持体を感光体として長期間の使用の場合には、感光体表面にこれらの摩擦帯電調整剤が滲み出てくる場合があり、この摩擦帯電調整剤にトナーが付着したり固着したりする。これにより、感光体表面のトナー付着量や帯電量が安定せず、画像濃度の安定性が低下したり、地肌部に汚れが生じたりするという欠点となる。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、トナーが固着することのないトナー担持体を提供することにより、画像濃度の安定性が優れ、地肌部の汚れが生じたりすることのない静電複写用トナー担持体及び静電複写用無端ベルトを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナー担持体を構成するベース樹脂としてポリイミドを用いると共に、該ポリイミドよりも帯電列の上位の樹脂を摩擦帯電調整用ポリマーとして配合して用いたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明は、前記摩擦帯電調整用ポリマーは、ポリアミドイミドであることを特徴とする。
【００１９】
請求項３の発明は、上述のトナー担持体が無端ベルト形状に形成されて静電複写用無端ベルトとして利用されることを特徴とする。
【００２０】
【作用】
請求項１のように構成すれば、トナー担持体を構成するベース樹脂としてポリイミドを用いると共に、該ポリイミドよりも帯電列の上位の樹脂を摩擦帯電調整用ポリマーとして配合しているので、ポリイミドをベース樹脂とするトナー担持体の帯電列を上位方向に調整することができ、トナー担持体の摩擦帯電性が適正に保てる。また、この摩擦帯電調整剤は、ポリマーから構成されるので、表面に滲み出すことがない。これにより、長時間の使用によっても、トナーが固着することがなく、感光体表面のトナー付着量や帯電量が安定して、画像濃度の安定性が優れ、地肌部に汚れが生じたりすることがない。
【００２３】
請求項２のように構成すれば、トナー担持体の帯電列を上位方向に調整することができ、負帯電トナーを用いる場合に好適な摩擦帯電性を有するトナー担持体が得られる。
【００２６】
請求項３のように構成すれば、請求項１又は２に記載のトナー担持体は、無端ベルト状での使用に耐えるに十分な強力と電気的性質を有しているので、静電複写用に適した無端ベルト用トナー担持体が提供される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００２８】
図１は、一般的な画像形成装置の要部を示している。符号１は、ＯＰＣ（有機感光体）やＳｅなどの無機感光体からなる感光体１であり、無端ベルト状に形成されている。
【００２９】
この感光体１は、各種ローラ２により支持されて、矢印方向にエンドレスに回転されている。感光体１は、帯電部３により一様に帯電される。ついで、露光部４によりパターン状に露光され、これにより静電荷を有した静電画像が感光体１に形成される。現像部５では、正帯電トナーや負帯電トナーなどの帯電トナー６が、トナータンク７から現像ローラ５ａにより一定濃度を維持されつつ搬送される。このトナー６は、感光体１の表面と接触されることにより、感光体１の帯電電位に応じた量が感光体１の表面に付着（担持）される。これにより感光体１上に静電潜像がトナー像として可視像化される。このトナー像は、転写部８において、給紙部９から送給された紙９ａなどの被転写体に移動（転写）する。これにより紙９ａ上に像が形成される。図示を略す中間転写ベルトが介在されていてもよい。ついで、感光体１は、除電部１０により、感光体１上の残留電荷が消去され、ついで、クリーニング部１１により感光体１上に残ったトナー６がかき落とされて、次の複写に備える。
【００３０】
このような画像形成装置に用いられる本発明のトナー担持体は、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂などのベース樹脂に、抵抗制御剤としてカーボンブラックが配合され、摩擦帯電調整剤として、ベース樹脂とは帯電列が異なる摩擦帯電調整用ポリマーが配合されている。これらのポリマーの分子量は、通常１０００よりも大きい。
【００３１】
ベース樹脂としては、正帯電トナーや負帯電トナーとの関係で、帯電列が中間の位置に有る樹脂が好ましい樹脂として例示される。例えば、ポリイミドは、ポリイミドよりも帯電列の上位の樹脂と配合されることにより、負帯電トナーに適したトナー担持体を得ることができる。また、ポリイミドよりも帯電列の下位の樹脂と配合されることにより正帯電トナーに適したトナー担持体を得ることができる。これにより、ポリイミドの良好な物性を保持したままで、適度の導電性を有し、難燃性、強度、電気安定性の優れるトナー担持体が容易に得られる。
【００３２】
ポリイミド（ＰＩ）としては、繰り返し単位中にイミド結合を有する重合体、すなわち主鎖が酸イミド結合よりなる高分子化合物であり、熱可塑性ポリイミド、熱硬化性ポリイミドのどちらも用いられる。芳香族ポリイミドは、特に耐熱性に優れているので好ましく用いられる。このようなポリイミドは、全芳香族ポリアミド酸などのポリイミド前駆体から無端ベルト形状やフィルム形状などに成形後、熱処理などによりイミド閉環してポリイミドとしてもよい。
【００３３】
摩擦帯電調整用ポリマーとしては、ベース樹脂とは摩擦帯電が異なる、すなわち帯電列がポリイミドよりも上位のポリマー（高分子）が用いられる。ベース樹脂としてポリイミドを選択した場合の好ましい摩擦帯電調整用ポリマーとしては、ポリアミドイミドや全芳香族ポリアミドが例示される。
【００３４】
この摩擦帯電調整用ポリマーの選択は、ベース樹脂の選択、用いられるトナーの種類（担持樹脂の種類、電荷の極性など）、バイアス電圧などが考慮される。また、その配合量もとくには限定されないが、無端ベルトの物性を考慮すれば、一般的には、ベース樹脂の良好な物性を維持するように、全樹脂の重量の１重量％以上５０重量％程度以下の範囲から選ばれる。摩擦帯電調整用ポリマーをこの範囲で配合させることにより、ベース樹脂としてのポリイミドの良好な物性を保持しつつ、摩擦帯電性が改良できる。
【００３５】
ポリアミドイミド（ＰＡＩ）としては、例えば、芳香族ジイソシアネートとピロメリット酸二無水物の混合物を反応させたものが用いられる。ポリイミドと同様に、ポリアミドイミド前駆体から無端ベルト形状やフィルムなどの形状に成形後、熱処理することでイミド閉環させることによりポリアミドイミドを得てもよい。また、全芳香族ポリアミドとしては、例えば、芳香族ジアミンと酸クロリドとから得られたものが例示される。
【００３７】
これらの中には、所望の抵抗がでるように抵抗制御剤としてカーボンブラックなどの導電性の材料が配合される。
【００３８】
このトナー担持体は、無端ベルト形状に成型されて画像形成装置に利用される。無端ベルトへの成形方法は、とくに限定はない。例えば、ポリイミドなどの成型によく利用されるように、ポリイミド前駆体を溶解した溶液に抵抗制御剤、摩擦帯電調整用ポリマーなどの所望の配合剤を配合する。この配合溶液を適切な中空状の管状支持体の内面にコートする。溶媒を揮発させ、ついで熱処理することにより閉環反応などを完結させて、ポリイミドとする。これにより所望のポリイミドの無端ベルトを得ることができる。
【００３９】
ポリイミドから直接成形により無端ベルトとすることもできる。例えば、熱可塑性ポリイミドに所望の配合剤を配合し、押し出し加工やインフレーション加工のような塑性加工により無端ベルトを直接製造することもできる。また、フィルム（またはシート）を作成して、適宜接着などにより継ぎ合わせてもよい。ポリイミド樹脂の分散液を用いたり、ディッピング法により成型して無端ベルトとすることもできる。
【００４０】
（実施例）
以下に無端ベルトを作成した実施例により説明する。なお、以下の実施例では、各材料溶液は次の処方により、無端ベルトへの成型法は後述される成型法によった。
【００４１】
材料溶液処方：
Ｎｏ１ベルト：ポリイミド（ＰＩ）とポリアミドイミド（ＰＡＩ）とを固形分比（重量比）で７／３に配合
Ｎｏ２ベルト：ポリイミド（ＰＩ）と全芳香族ポリアミド（ＡＰＡ）とを固形分比（重量比）で７／３に配合
Ｎｏ３ベルト：ポリイミド（ＰＩ）とフッ素樹脂粒子（ＰＴＦＥ）とを固形分比（重量比）で９／１に配合
Ｎｏ４ベルト（比較例）：ポリイミド（ＰＩ）を単独使用
ポリイミド（ＰＩ）：全芳香族ポリアミド酸をＮＭＰに約２０重量％の濃度に溶解させたものを用いる。後述する方法により無端ベルト形状に成形後、３００°Ｃにて１時間熱処理することによりイミド閉環されてポリイミドとなる。
【００４２】
ポリアミドイミド（ＰＡＩ）：芳香族ジイソシアネートとピロメリット酸二無水物の混合物を反応させたものをＮＭＰに約２０重量％になるように溶解させたものを用いる。ポリイミドと同様に、無端ベルト形状に成形後、３００°Ｃで１時間熱処理することでイミド閉環させることによりポリアミドイミドとなる。
【００４３】
全芳香族ポリアミド（ＡＰＡ）：全芳香族ジアミンと酸クロリドを反応させたものをＮＭＰに溶解させ、２０重量％にしたものを用いる。
【００４４】
フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）：ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の微粉末を用いる。
【００４５】
これらの中には、所望の抵抗がでるように抵抗制御剤としてカーボンブラックが添加されている。
【００４６】
（無端ベルト成型）
無端ベルトへの成形方法は、内径φが１００ｍｍ、長さ２５０ｍｍの円筒を用意し、その円筒を２ｒｐｍの速度で回転させながら、その中に上述のＮｏ１〜Ｎｏ４の処方の材料溶液を投入する。投入後、円筒の回転速度を１０００ｒｐｍの上昇させつつ、温度を１５０°Ｃに上昇させて溶媒を揮発させる。指触にて乾燥された時点で回転を止め、ついで型を３００°Ｃの雰囲気に保持した炉中に１時間投入し、材料の閉環反応を完結させる。型を冷却後、円筒型内面から脱型させることにより、無端状のベルト（Ｎｏ１〜Ｎｏ４）を得る。
【００４７】
（摩擦帯電性の測定）
正帯電トナーとして飽和帯電量が１８μＣ／ｇのもの、負帯電トナーとして飽和帯電量が−２４μＣ／ｇのものを用い、各帯電トナーをペレット状に圧縮成型してトナーペレットを得た。このトナーペレットをトナー担持体としての各ベルト（Ｎｏ１〜Ｎｏ４）の表面にこすりつけ、トナーペレットの表面電位を測定し、結果を表１に示した。
【００４８】
【表１】
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表１から明らかなように、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）を配合したＮｏ１ベルト及び全芳香族ポリアミド（ＡＰＡ）を配合したＮｏ２ベルトでは、トナー担持体が正極性に帯電され、トナーペレットは負極性に帯電されている。これは、ＰＡＩ及びＡＰＡが共にアミド結合を含み、帯電列の順位を上げているためと考えられる。また、用いたＡＰＡは、ＰＡＩに比較してアミド結合の濃度が高いので、トナーペレットを正極性に帯電させる力が強いものと思われる。
【００４９】
一方、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）の粒子を配合したＮｏ３ベルトでは、ポリイミド（ＰＩ）単独のＮｏ４ベルト（比較例）に比較して、トナー担持体が電荷を帯びて負極性に帯電され、トナーペレットは正極性に帯電されている。これは、電子吸引性のフッ素基を含むフッ素樹脂が摩擦帯電順位を下げているのでトナー担持体が負極性に帯電しやすくなったものと考えられる。
【００５０】
この表１から明らかなように、ベース樹脂としてのポリイミド（ＰＩ）は、小量の摩擦帯電列の異なる樹脂を配合させることにより、正帯電トナーや負帯電トナーの両帯電トナーに対しても、望みの帯電性を有するトナー担持体を得ることができると理解される。また、このときに添加される摩擦帯電調整用ポリマーの形態には関係なく、例えば粒子状であっても摩擦帯電調整効果があることがこの例から理解される。
【００５１】
（正帯電トナー転写性の評価）
Ｎｏ１〜Ｎｏ４ベルトを株式会社リコー社製の静電複写式画像形成装置（Ｐｒｅｔｅｒ５５０の正帯電トナー用改造機）の中間転写ベルトに組み込み、感光体から中間転写ベルトへ転写するときの一次転写バイアス電圧を−１４００Ｖ，中間転写ベルトから紙へ転写するときの二次転写バイアス電圧を−１０００Ｖにて繰り返し画像複写を行いベルト表面への正帯電トナーの固着の有無、及び画像評価を行った。結果を表２にまとめた。
【００５２】
【表２】
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表２から明らかなように、Ｎｏ１〜Ｎｏ４ベルトのいずれのものでも、正帯電トナーの固着や融着といった異常現象は認められなかった。これにより、摩擦帯電調整剤としてポリマー（高分子）を用いれば、正帯電トナーの固着や融着といった異常現象ないことが理解できる。
【００５３】
画像評価では、Ｎｏ４ベルト（比較例）は、画像濃度が不足していた。これは、ポリイミド単独のＮｏ４ベルト（比較例）では、摩擦帯電性が不足しているためと考えられる。また、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）を配合したＮｏ１ベルト、全芳香族ポリアミド（ＡＰＡ）を配合したＮｏ２ベルトでは、いずれも転写抜けという異常画像となった。これは、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）を配合したＮｏ１ベルト、全芳香族ポリアミド（ＡＰＡ）を配合したＮｏ２ベルトでは、表１にも示したように、正帯電トナーが逆帯電されたために転写しにくくなったためと考えられる。
【００５４】
これに対して、フッ素樹脂を配合したＮｏ３ベルトは画像濃度も含めて良好な転写性を得ることができた。これは、フッ素樹脂の配合により、トナーの極性を変化させることなく、ポリイミド単独のＮｏ４ベルト（比較例）の欠点である、帯電電位の不足を摩擦帯電性の調整により補ったためと考えられる。
【００５５】
（負帯電トナー転写性の評価）
Ｎｏ１〜Ｎｏ４ベルトを株式会社リコー社製の静電複写式画像形成装置（Ｐｒｅｔｅｒ５５０）の中間転写ベルトに組み込み、一次転写バイアス電圧を＋１７００Ｖ、二次転写バイアス電圧を＋１２００Ｖにて繰り返し画像複写を行いベルト表面への負帯電トナーの固着の有無、及び画像評価を行った。結果を表３にまとめた。
【００５６】
【表３】
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表３から明らかなように、Ｎｏ１〜Ｎｏ４ベルトのいずれのものでも、トナーの固着や融着といった異常現象は認められなかった。これにより、負帯電トナーを用いる場合においても、摩擦帯電調整剤としてポリマー（高分子）を用いれば、トナーの固着や融着といった異常現象ないことが理解できる。
【００５７】
画像評価では、比較例のポリイミド（ＰＩ）単独のＮｏ４ベルトでは転写抜けという現象が起きた。これは、Ｎｏ４ベルト（比較例）では、トナーが逆極性に帯電され、トナーが感光体から紙へ転写されにくくなり、転写抜けが起きたものと考えられる。
【００５８】
また、全芳香族ポリアミド（ＡＰＡ）を配合したＮｏ２ベルトでは、線画像のチリが発生し、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）を配合したＮｏ３ベルトでは、転写しないという異常現象となった。Ｎｏ２ベルトのＡＰＡ配合の場合の線画像チリの発生は、トナーが強く負極性に帯電された過ぎたために、トナーが静電反発したためと考えられる。また、Ｎｏ３ベルトのＰＴＦＥ配合のものでは、トナーが逆極性に帯電されるので、トナーが感光体から紙へ転写されにくくなり、転写しないという現象が起きたものと考えられる。
【００５９】
これに対して、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）を配合したＮｏ１ベルトでは、良好な転写性を得ることができた。これは、Ｎｏ１ベルトのように、ＰＡＩを所定量配合すれば、トナー担持体の摩擦帯電性が負帯電トナーに適して調整され、負帯電トナーに適したトナー担持体が得られたためと考えられる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、トナー担持体を構成するベース樹脂としてポリイミドを用いると共に、該ポリイミドよりも帯電列の上位の樹脂を摩擦帯電調整用ポリマーとして配合しているので、ポリイミドをベース樹脂とするトナー担持体の帯電列を上位方向に調整することができ、トナー担持体の摩擦帯電性が適正に保てる。また、この摩擦帯電調整剤は高分子であるので、表面に滲み出しにくい。これにより、長時間の使用によっても、トナーが固着することがなく、感光体表面のトナー付着量や帯電量が安定して、画像濃度の安定性が優れ、地肌部に汚れが生じたりすることがない。
【００６３】
請求項２の発明によれば、負帯電トナーを用いる場合に好適な摩擦帯電性を有するトナー担持体が得られる。
【００６６】
請求項３の発明によれば、静電複写用に適した無端ベルト用トナー担持体が提供される。このトナー担持体は、無端ベルト状での使用に耐えるに十分な強力と電気的性質を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な画像形成装置の要部構成図である。
【符号の説明】
１    無端ベルト状感光体
２    ローラ
３    帯電部
４    露光部
５    現像部
５ａ  現像ローラ
６    帯電トナー
７    トナータンク
８    転写部
９    紙（被転写体）
１０  除電部
１１  クリーニング部
【図１】
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