中间转印带的制作方法

专利名称：中间转印带的制作方法
技术领域：
本发明涉及电照相技术如电照相复印机或打印机中的成像设备使用的中间转印带。

背景技术：
一般地，采用成像设备并以电照相技术成像的复印机和打印机可以从商业上得到。在这种成像设备中，图像按下列方式形成。具体地，图像是这样形成的通过光辐照在荷电的感光鼓上产生静电潜像，通过在该静电潜像上粘附调色剂形成调色剂图像，及将该调色剂图像转印到记录纸上。有两种转印调色剂图像的方法，即将其从感光部件直接转印到记录纸上的方法以及先转印到中间转印带上然后再将图像转移到记录纸上的方法。
在采用电照相技术的彩色复印机或打印机中，分别形成青色、洋红色、黄色和黑色的调色剂图像，同时以其组合形式得到彩色图像。最近，广泛使用的方法是先在中间转印带上由这些调色剂图像形成彩色调色剂图像然后再将该图像转印至记录纸上的方法(例如参见专利文件1)。
图6是说明专利文件1中公开的成像设备的构造的截面图。该成像设备是所谓的串联式成像设备，其中10代表承载图像的感光部件，11代表Scorotron充电器，12代表图像写入装置，13代表显影装置，14代表清洁感光部件10表面的清洁部件，15代表清洁刮刀，16代表显影套筒，及20代表中间转印带。
每个成像单元1具有感光部件10，Scorotron充电器11，显影装置13，清洁部件14，及其它部分；不同色彩的成像单元1的机械构造彼此相同；因而在该图中，附图标记仅分配给Y(黄色)成像单元，删除了那些分配给M(洋红)、C(青色)和K(黑色)成像设备单元的附图标记。
不同色彩的成像单元1按Y、M、C和K的顺序沿中间转印带20的转动方向布置，每个感光部件10与伸展的中间转印带20的表面接触并在接触点以恒定的线速度沿与中间转印带20转动方向相同的方向旋转。
中间转印带20通过从动辊21、转印辊22、张力辊23、电荷消除辊27、驱动辊24及其它辊伸展，且这些辊、中间转印带20、转印装置25、清洁部件28、转印辅助辊29和其他部件构成转印带单元3。中间转印带20通过驱动辊24的旋转驱动，而驱动辊又由图中未示出的驱动马达驱动。
感光部件10为圆筒形金属基质材料，例如铝基质材料，其带有导电层和形成于其外表面的Si层或者有机感光体(有机光电导体)的感光层并沿图中的箭头所示方向逆时针旋转，同时导电层接地。
与来自图像读取装置80的图像数据相对应的电信号通过成像激光转化成光信号，且激光束通过图像写入装置12辐照在感光部件10上。
显影装置13具有圆筒形非磁性的不锈钢或铝质显影套筒16，其沿着与感光部件10相同的方向旋转，在最靠近的位置与感光部件10的外表面分开特定的距离。
转印装置25具有将形成于感光部件10上的调色剂图像转印至中间转印带20上的功能，同时在转印装置25上施加极性与调色剂相反的直流电。转印辊可以用作转印装置25，代替电晕放电器。
数字26代表通过中间转印带20与转印辊22隔开的载辊(ground roller)，所述转印辊22将形成于中间转印带20上的调色剂图像转印至图像接收介质P上。
清洁部件28安装在通过中间转印带20与驱动辊24相对的位置。在调色剂图像转印到图像接收介质P上之后，中间转印带20上剩余的调色剂静电削弱并通过电荷消除辊27从中间转印带上分离，该电荷消除辊27上施加有由极性与调色剂极性相同或相异的DC电压盘绕(convoluted)的AC电压，且所分离的调色剂通过输送器辊282输送于螺旋输送器283，然后通过输送器导管排放到废料管中。
数字4代表定影装置，其中41代表加热辊，42代表压紧辊，43代表导向板，44代表定影装置纸导出辊，及81代表主体纸导出辊。数字70代表送纸辊，71代表定时辊，72代表存纸盒，及73代表输送器辊。
在上述构造的成像设备中，彩色图像按下列成像方法形成首先，在与图像记录开始的同时，彩色信号Y的感光部件10通过该图中没有示出的感光部件驱动马达的操作按箭头所示逆时针方向旋转，同时，通过Scorotron充电器11的静电充电作用在感光部件10上施加电位。
在感光部件10上施加电位之后，通过图像写入装置12写入与Y图像数据对应的图像，在感光部件10的表面留下与Y文件图像对应的静电潜像。
静电潜像通过Y显影装置13以非接触状态逆显影，通过感光部件10的旋转在感光部件10上形成Y调色剂图像。
形成于感光部件10上的Y调色剂图像通过Y转印装置25的作用转印到中间转印带20上。
在Y调色剂图像转印到中间转印带20上之后，感光部件10通过清洁部件14进行清洁，然后进入下一个成像循环(后续的M、C或K清洁过程与上述的相同并省略了重复性的说明)。
然后，通过图像写入装置12写入与M(洋红)彩色信号即M图像数据对应的图像，得到与形成于感光部件10表面的M文件图像对应的静电潜像。该静电潜像通过M显影装置13转化成形成于感光部件10上的M调色剂图像，接着通过M转印装置25与中间转印带20上的Y调色剂图像同步地叠印在Y调色剂图像上。
按照类似的方式，C(青色)调色剂图像通过C转印装置25与Y和M叠印的调色剂图像同步地转印在Y和M叠印的调色剂图像上，及K(黑色)调色剂图像通过K转印装置25与Y、M和C叠印的调色剂图像同步地转印到Y、M和C叠印的调色剂图像上，在中间转印带20上形成Y、M、C和K叠印的调色剂图像。带有该叠印的调色剂图像的中间转印带20按箭头所示顺时针地传送。
另一方面，图像接收介质P通过送纸辊70由存纸盒72输送，通过输送机辊73输送给定时辊71，并通过定时辊71的操作与中间转印带20上的叠印调色剂图像同步地输送于转印辊222的转印区S，该转印区S施加有极性与调色剂相同的DC电压(与载辊26接触)，以将形成于中间转印带20上的叠印的调色剂图像转印到图像接收介质P上。然后，中间转印带20用电荷消除辊27处理以减少残余调色剂上的电荷，并用与中间转印带20接触的清洁刮刀281进行清洁，之后进入下一个成像循环。
将带有所转印的叠印调色剂图像的图像接收介质P传送至定影装置40，并在加热和压紧下保持在加热辊41与压紧辊42之间的夹持区T中，然后，带有固定的(fused)叠印调色剂图像的图像接收介质P通过出纸辊81排出至出纸盒82中。
中间转印带的表面应当耐摩擦，因为中间转印带起携带和传送叠印的调色剂图像的作用并按上面所述将其顺利地转印到图像接收介质P上，且在转印之后通过清洁刮刀281经受机械应力。
专利文件1公开，中间转印带20优选为具有106～1012Ω·cm的体积电阻率的环形带，并且为具有基体材料和抗调色剂成膜层的两层结构的无缝带。示例性的基体材料包括厚度为0.1～1.0mm并且含有工程塑料树脂(如改性聚酰亚胺、热固性的聚酰亚胺、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯或尼龙合金)和分散于其中的导电材料的半导电膜，以及厚度为0.5～2.0mm并且包含硅橡胶、聚氨酯橡胶等以及分散于其中的导电材料的半导电的橡胶带；上面举例的抗调色剂成膜层是厚度为5～50μm的氟-基涂膜层。经常添加到这种中间转印带中的导电材料是炭黑。 日本未审查的专利公开第2005-37586号

发明内容
要解决的技术问题 然而，包含商用炭黑作为其导体的中间转印带，常常会导致恒定密度图像显影时图像密度缺乏均匀性的问题。发明人的深入研究揭示，这是因为中间转印辊(roller)的电阻特性的局部不均匀，其源于分散在基体材料中的炭黑。
一般地，炭黑是由通过化学和/或物理作用彼此结合的多个基本颗粒形成的次级颗粒即聚集体(也称之为结构物)构成的(图7)。该聚集体具有分枝成无规则链形状的复杂聚集结构物。由于聚集体之间通过范德华(Van der Waals)力或者通过简单的聚集、粘附、缠绕等形成二次聚集体，所以难以得到充分微观分散的结构物。由于形状复杂，所以即使炭黑分散在基体的介质中，也难以使这些组合物显示出均匀的电阻。
具体地，当使用聚硅氧烷或聚氨酯作为转印带基体材料时，由于基体材料与炭黑之间的亲合力低，所以炭黑在聚硅氧烷或聚氨酯中的分散性差，这也是难以得到均匀导电性的原因之一。
本发明的目的是提供能够形成高质量调色剂图像的中间转印带。
解决所述问题的方法 上述诸目的通过下面的发明(1)至(7)实现 (1)具有至少一层树脂层的中间转印带，其缠绕着至少一对支撑轴(shaft)，用于转印感光部件上的调色剂图像，该树脂层包含分散于基体树脂材料中的炭黑，该炭黑按弗雷德(feret)直径计具有5～300nm的数均粒径并且按数量计包含数量为5％或更多的初级颗粒。
(2)(1)中所述的中间转印带，其中所述树脂层具有多层树脂层，且所述炭黑分散在该多层树脂层中的至少一层树脂层中。
(3)(2)中所述的中间转印带，其中所述多层树脂层包括基层和形成于该基层上的表层。
(4)(3)中所述的中间转印带，其中所述炭黑分散在基层中。
(5)(3)中所述的中间转印带，其中所述炭黑分散在表层中。
(6)(1)～(5)中任一项所述的中间转印带，其中所述炭黑的表面用有机化合物进行表面处理。
(7)(6)中所述的中间转印带，其中所述有机化合物包括至少一种酚类化合物和/或至少一种胺类化合物。
下面的说明将讨论本申请中的初级颗粒。一般地，炭黑以聚集体形式存在，且该聚集体为其中多个基本颗粒通过化学和/或物理作用聚集的形式。在本申请中，初级颗粒是指基本颗粒。然而，初级颗粒并不是指处于基本颗粒形成聚集体的状态的基本颗粒，而是指以其中基本颗粒同聚集体分离的状态稳定存在的颗粒。在本申请中，次级颗粒是指通过聚集基本颗粒而形成的聚集体。这里，在本申请中，通过聚集体之间的聚集而形成的次级聚集体通常称之为次级颗粒。


图1是举例说明次级颗粒与基本颗粒之间关系的图。通过基本颗粒聚集而形成的状态定义为次级颗粒。图2表示形成次级颗粒的基本颗粒同次级颗粒分离并稳定存在的状态，且以单个基本颗粒形式存在的颗粒定义为初级颗粒。
进一步给出说明如下。
(1)弗雷德直径的数均粒径 本发明的炭黑具有范围为5～300nm的弗雷德直径的数均粒径。该范围优选为10～100nm，特别优选为10～80nm。
通过规定该范围，炭黑可以浓密地分散在例如树脂模制产品的表面，从而可以改善表面特性。
这里，在弗雷德直径的数均粒径中要测量的目标是以稳定状态存在的炭黑的初级颗粒和次级颗粒。对于以聚集体存在的炭黑而言，该聚集体为要测量的目标，不测量聚集体中的基本颗粒。
控制到该数均粒径的方法可通过下列操作实现适当选取和处理以聚集体形式存在并具有上述范围内的基本颗粒尺寸的炭黑的颗粒，或者改变将聚集体分级成初级颗粒的制备过程中的条件。
弗雷德直径的数均粒径可借助于电子显微镜观测。
在由炭黑单质测定弗雷德直径的数均粒径时，可以利用扫描电子显微镜(SEM)以100000倍的放大倍数拍摄放大的照片，并且可以适当地选取100个颗粒计算弗雷德直径的数均粒径。
当炭黑的平均粒径由如树脂的模制产品测定时，可以利用透射电子显微镜(TEM)以100000倍的放大倍数拍摄放大的照片，并且可以适当地选取100个颗粒计算数均粒径。
本发明中使用的弗雷德直径是指在利用上述电子显微镜照像的多个炭黑颗粒中每个炭黑颗粒沿任意的(任意の，predetermined)一个方向的最大长度。该最大长度代表平行线之间的距离，亦即，垂直于该任意的一个方向绘制的以便与颗粒的外径接触的两条平行线之间的距离。
例如，在图3中，就利用电子显微镜拍摄的炭黑颗粒1200的照片1300而言，确定任意的一个方向1201。垂直于该任意的一个方向1201并使之与每个炭黑颗粒1200接触的两条直线1202之间的距离代表弗雷德直径1203。
优选本发明的炭黑的初级颗粒具有2～100nm，特别是3～80nm的弗雷德直径的数均粒径。通过采用该范围内的炭黑，其强度在分散于树脂模制产品中时可以增加。模制产品的表面光泽度可以得到提高，并且可以实现优异的成品形状。测量初级颗粒的数均粒径的方法与测量炭黑数均粒径的方法相同。这里，测量的颗粒数目相当于100个初级颗粒。
(2)初级颗粒的比例 按数目计，本发明的炭黑中包含5％或更多的初级颗粒。上限为100％。优选该比例依其应用的工业领域而变化。随着初级颗粒含量比例的增加，在该工业领域的产品中得到更好的性能。就树脂模制产品而言，机械强度、表面光泽度等性质可以得到提高。更具体地，按照10％或更多、20％或更多、30％或更多、40％或更多和50％或更多的顺序，可以获得更好的结果。测量初级颗粒的比例时，利用电子显微镜实施与上述相同的方法，并通过计算1000个炭黑颗粒中存在的初级颗粒数目，计算出所测量的颗粒的数目。
(3)炭黑 优选如此设计本发明的炭黑，使得最终稳定存在的每个炭黑颗粒的表面经受有机化合物等的表面处理(包括接枝处理)。
接枝处理的比例按下列方式测定。
假设反应之前有机化合物的量为Y，并且提取的有机化合物的量为Z，则接枝处理的比例由((Y-Z)/Y)×100(％)表示。
优选接枝处理的比例设定为50％或更多。因为表面处理更均匀地进行，分散性得到进一步的提高。
优选本发明的炭黑至少在其表面进行具有活泼自由基或者能够产生活泼自由基的有机化合物的接枝处理，这将在下文中说明。利用该方案，可以提高在介质中的分散性，同时可以提高机械强度。
(4)炭黑的制备方法 下面的说明将讨论优选的根据本发明的炭黑制备方法。
应用于本发明的优选制备方法至少提供有下列步骤 (A)表面处理步骤，其中包含至少由基本颗粒的聚集体(结构物)制成的次级颗粒的炭黑的表面用具有活泼自由基或者能够产生活泼自由基的有机化合物处理；及 (B)向至少包含次级颗粒的炭黑施加机械剪切力以得到初级颗粒，并将有机化合物接枝到从次级颗粒分离出来的分离表面上的步骤。
下面的说明将详细讨论步骤(A)和(B)。
(A)表面处理步骤，其中至少包含至少由基本颗粒的聚集体(结构物)制成的次级颗粒的炭黑的表面用具有活泼自由基或者能够产生活泼自由基的有机化合物处理。
在该步骤中，由聚集体(结构物)构成的炭黑的表面用前述有机化合物处理。
在该步骤中，在作为最小聚集单位的结构物的表面上通过施加热或机械力产生自由基，并利用能够捕获该自由基的有机化合物进行表面处理。通过该步骤，可以有效地减少已经通过炭黑间强聚集力再次聚集的再聚集部分，因此可以阻止炭黑的结构物和初级颗粒聚集和粘附。
该表面处理包括有机化合物吸附在表面的过程以及该有机化合物接枝在表面上的过程。为了稳定已经形成初级颗粒的颗粒，优选有机化合物接枝在次级颗粒的除从次级颗粒分离出来的表面之外的各部分的全部表面上。为了使接枝过程(将在后面说明)之后的初级颗粒稳定地存在，优选在该过程中将有机化合物接枝到炭黑的表面上。
关于表面处理的方法，例如，可以使用其中将炭黑聚集体与具有活泼自由基或者能够产生活泼自由基的有机化合物相互混合的方法。优选表面处理包括施加机械剪切力的混合步骤。也就是说，假设在向其施加机械剪切力的步骤中，炭黑的次级颗粒的表面被活化，并假设有机化合物自身被剪切力活化容易形成自由基化的状态，结果容易加快有机化合物在炭黑表面的接枝过程。
在表面处理步骤中，优选使用能够施加机械剪切力的设备。
用于本发明中的表面处理步骤的优选混合设备包括Polylabo SystemMixer (Thermo Electron Co.Ltd.)、精制机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、行星式挤出机、圆锥形螺杆挤出机、连续捏合机、密闭混合器、Z-形捏合机等。
如果进行表面处理时使用上述设备，混合设备的混合区中的混合物填充度优选设定为80％或更多。填充度根据下面的等式求出 Z＝Q/A Z填充度(％)；Q填充物的体积(m2)；A混合区空腔的体积(m2)。
换言之，通过在混合过程中提供高填充状态，机械剪切力可以均匀地施加给整个颗粒。如果填充度低，剪切力的传递不够，不能促进炭黑和有机化合物的活化，结果接枝过程几乎不能进行。
在混合过程中，混合区的温度设定为有机化合物的熔点或更高，优选在熔点+200℃的范围内，更优选在熔点+150℃的范围内。对于混合多种有机化合物的情形，温度的设定优选相对于具有最高熔点的有机化合物的熔点进行。
在混合过程中，可以组合使用诸如超声波、微波、紫外线和红外线的电磁波辐照，臭氧作用，氧化剂的作用，化学作用和/或机械剪切力作用，以便能够改变表面处理度和处理时间。混合时间设定为15秒至120分钟，尽管其取决于所需要的表面处理度。优选其设定为1～100分钟。
用于表面处理的有机化合物以5～300重量份加到100重量份的炭黑中，以进行表面处理过程。更优选其设定为10～200重量份。通过添加该范围的有机化合物，可以使有机化合物均匀地粘附在炭黑的表面，并且可以提供足以使有机化合物粘附在形成次级颗粒时所产生的分离表面上的量。因此，可以有效地阻止分解的初级颗粒再次聚集，并且还降低最终炭黑中炭黑固有特性损失的可能性，这归因于超出上述添加量过量添加时其中包含的过量有机化合物。
(B)通过施加机械剪切力给至少包含次级颗粒的炭黑以得到初级颗粒，并使有机化合物接枝在由次级颗粒分离的分离表面上的步骤。
该步骤相当于通过表面处理步骤再聚集部分减少的炭黑被分裂开，以便次级颗粒形成初级颗粒，并且使有机化合物接枝在其表面上，以形成稳定的初级颗粒的过程。亦即，例如，将机械剪切力施加给已经用有机化合物表面处理的炭黑，在基本颗粒的聚集部分被分裂开的同时，有机化合物接枝在分裂的部分，从而抑制了炭黑的再聚集。当机械剪切力不断地施加给炭黑时，分裂的部分扩大，而有机化合物则在形成初级颗粒的同时接枝在由分裂而形成的分离表面上。因而，在最终进行分离而形成初级颗粒时，不存在能够聚集的活泼部分，因此制得稳定的初级颗粒。这种情况下，由于相同的机械剪切力还施加在所添加的有机化合物上，所以有机化合物自身也被机械剪切力所活化，使得接枝处理加快。
在本说明书中，术语“有机化合物接枝的炭黑”是指具有接枝了有机化合物部分的炭黑部分的炭黑。而且，术语“接枝”意指有机化合物不可逆添加到基质如炭黑上，如Donnet撰写的“Carbon Black”(Jean-Baptiste Donnet)(published on May 1，1978，by Kodansha Ltd.)中所定义的。
上述接枝步骤是具有活泼自由基或者能够产生活泼自由基的有机化合物接枝在至少分裂部分的过程；然而，该接枝步骤可以在除分裂部分以外的其它部分同时进行。该接枝步骤可以在进行表面处理步骤的同时进行，也可以作为单独的步骤进行。
就用于引起分裂的方法而言，可以采用各种方法，包括诸如超声波、微波、紫外线和红外线等电磁波的辐照，臭氧作用，氧化剂的作用，化学作用和机械剪切力作用。
在本发明中，优选至少通过施加机械剪切力来引起分裂。经有机化合物表面处理的炭黑(结构物)置于施加机械剪切力的地方，表面处理的炭黑优选经过处理由结构物得到初级颗粒。在施加机械剪切力时，可以组合使用上述用于引起分裂的任何方法。
优选使用与表面处理步骤中所用机械剪切力相同的剪切力作为在该步骤中的机械剪切力。
如上所述，使用机械剪切力的作用不仅是为了使炭黑由聚集体到初级颗粒形成细颗粒，而且还为了切断炭黑内的链以产生活泼的自由基。用于本发明的具有自由基或者能够产生自由基的有机化合物包括，例如，通过接受机械剪切力场的作用而分裂的以具有或产生活泼自由基的有机化合物。对于仅通过机械剪切力的作用未充分产生活泼自由基的情形，活泼自由基的数目可通过例如采用诸如超声波、微波、紫外线和红外线等电磁波的辐照，臭氧的作用或者氧化剂的作用来补偿。
关于施加机械剪切力的设备，例如，可以使用下列设备Polylabo SystemMixer (Thermo Electron Co.Ltd.)，精制机，单螺杆挤出机，双螺杆挤出机，行星式挤出机，圆锥形螺杆挤出机，连续捏合机，密封的混合器，及Z-形捏合机。关于施加机械剪切力的条件，从有效施加机械剪切力的角度来看，优选使用与前述表面处理步骤相同的条件。利用这些设备，机械能均匀、有效和连续地施加在整个颗粒上，使得接枝步骤可以更可取地以及有效和均匀地进行。
在上述表面处理步骤和接枝步骤中，要添加的有机化合物可以逐步地连续或间歇地添加，以使其设定为预定的量，或者在表面处理步骤的初始阶段加入其预定量，并且可以实施直到接枝步骤的各步骤。
关于作为表面处理原料而用于表面处理步骤的有机化合物以及作为接枝反应原料而用于接枝步骤的有机化合物，可以使用相同的化合物，也可以使用不同的化合物。
上述接枝步骤优选在所用有机化合物的熔点或更高的温度条件下进行。具体地，从加速接枝反应和到初级颗粒的分裂的角度来看，优选温度条件的上限设定为熔点+200℃范围内，更优选设定为熔点+150℃范围内。在混合多种有机化合物的情况下，优选相对于熔点最高的有机化合物的熔点进行温度设定。
从提高反应的均匀性来看，优选施加机械剪切力的时间周期设定为1～100分钟的范围，以有效地实施该步骤。
在上述制备方法中，机械剪切力在不使用溶剂的情况下优选通过混合炭黑和后面将要说明的有机化合物施加于其上。由于反应过程中剪切力是在有机化合物熔化温度或更高温度下施加的，所以有机化合物形成液态并均匀地附着在固体物质炭黑的表面，使得反应可以有效地进行。在使用溶剂的情况下，尽管均匀性得到提高，但是施加机械剪切力时的能量传递降低了，导致活化水平低，结果大概难以有效地进行接枝步骤。
对调整初级颗粒的量的方法没有具体的限制，但是该量可以通过改变上述施加机械剪切力的条件进行调整。更具体地，可以改变机械剪切力并调整初级颗粒的含量，办法是调整混合物在混合器之混合区的装填度以施加80％或更大的剪切力并进一步改变装填度。也可以通过改变混合时的搅拌扭矩调整该含量，并且可以通过调整上述装填度以及搅拌的转动频率和搅拌温度来作为控制该扭矩的方法。更具体地，搅拌温度的降低导致熔融状态有机化合物的粘度和搅拌的扭矩增加，从而导致剪切力的增加，亦即初级颗粒含量的增加。
2)作为原料的炭黑 适用的炭黑的实例包括炉法黑、槽法炭黑、乙炔黑、灯黑等，这些炭黑均是可以从商业上得到的并且是具有聚集体结构的炭黑。该聚集体结构物具有由作为基本颗粒的初级颗粒聚集形成的“结构物构造”，此即所谓的形成了由初级颗粒的聚集体构成的次级颗粒的炭黑。为了顺利地进行有机化合物对炭黑的表面处理和接枝反应，优选在炭黑表面上存在足够量的含氧官能团如羧基、醌基、酚基和内酯基，以及层表面周边的活泼氢原子。为此，使用于本发明的炭黑优选具有0.1％或更大的氧含量和0.2％或更大的氢含量。具体地，氧含量为10％或更小，氢含量为1％或更小。氧含量和氢含量各自以氧元素数目或氢元素数目除以元素总数目(碳、氧和氢元素之和)而得到的值求得。
通过选择这些范围，可以顺利地进行有机化合物对炭黑的表面处理以及接枝反应。
通过选择上述范围，具有自由基或者能够产生自由基的有机化合物必定接枝在炭黑上，所以可以提高防止再聚集的作用。当炭黑表面的氧含量和氢含量小于上述范围时，可以采用气相氧化方法如热空气氧化和臭氧氧化，或者利用硝酸、过氧化氢、高锰酸钾、次氯酸钠或溴水的液相氧化方法，以提高炭黑的氧含量和氢含量。
3)有机化合物 在表面处理中用于表面处理炭黑的有机化合物，或者在接枝步骤中接枝到炭黑上的有机化合物，相当于具有自由基或者能够产生自由基的有机化合物。
对于能够产生自由基的有机化合物，尽管对产生自由基的条件没有具体的限制，但是在本发明中使用的有机化合物在接枝过程中必须成为具有自由基的状态。关于该有机化合物，可优选使用能够至少通过电子移动产生自由基的化合物，能够通过热分解产生自由基的化合物，及能够通过剪切力致使化合物结构分裂而产生自由基的化合物等。
关于用于本发明的具有自由基或者能够产生自由基的有机化合物，其分子量优选为50或更大，且上限优选为1500或更小。通过采用具有该范围分子量的有机化合物，可以形成其表面被具有高分子量的有机化合物取代至一定程度的炭黑，从而抑制所得到的初级颗粒再聚集。通过采用分子量为1500或更小的有机化合物，可以避免过度的表面改性，并且防止接枝到表面上的有机化合物的特性过分地发挥，因而可以充分地发挥炭黑本身的特性。
关于用于表面处理步骤的有机化合物和用于接枝步骤的有机化合物，可以使用相同的化合物，也可以使用不同的化合物，并且可以向各步骤中加入多种有机化合物。为了控制反应温度并简化其它条件，优选表面处理步骤和接枝步骤使用相同的有机化合物。
有机化合物的实例包括可俘获炭黑表面上的自由基的有机化合物，如酚类化合物，胺类化合物，磷酸酯类化合物和硫醚类化合物。
优选使用所谓的抗氧剂和光稳定剂作为这些有机化合物。更优选的是，可以使用位阻酚类化合物和位阻胺类化合物。还可以使用磷酸酯类化合物、硫醇类化合物和硫醚类化合物的这些抗氧剂。可以组合使用多种这些有机化合物。根据其组合，可以发挥各种表面处理特性。
为了确定地控制反应，优选这些有机化合物为不具有异氰酸酯基的化合物。也就是说，在使用具有过度反应性的有机化合物的情况下，难以提供均匀的接枝反应，有时会导致反应时间延长和使用大量的有机化合物。尽管未明确地证实，但是其原因大概是因为在使用上述具有高反应性的有机化合物时，反应往往在表面活泼点之外的其它点进行，结果，作为最初的目标，在通过机械剪切力形成的活泼点的反应变得不充分。
有机化合物的具体实例如下所示 酚类化合物 (有机化合物1～88) (有机化合物1)
(有机化合物2)
(有机化合物3)
(有机化合物4)
(有机化合物5)
(有机化合物6)
(有机化合物7)
(有机化合物8)
(有机化合物9)
(有机化合物10)
(有机化合物11)
(有机化合物12)
(有机化合物13)
(有机化合物14)
(有机化合物15)
(有机化合物16)
(有机化合物17)
(有机化合物18)
(有机化合物19)
(有机化合物20)
(有机化合物21)
(有机化合物22)
(有机化合物23)
(有机化合物24)
(有机化合物25)
(有机化合物26)
(有机化合物27)
(有机化合物28)
(有机化合物29)
(有机化合物30)
(有机化合物31)
(有机化合物32)
(有机化合物33)
(有机化合物34)
(有机化合物35)
(有机化合物36)
(有机化合物37)
(有机化合物38)
(有机化合物39)
(有机化合物40)
(有机化合物41)
(有机化合物42)
(有机化合物43)
(有机化合物44)
(有机化合物45)
(有机化合物46)
(有机化合物47)
(有机化合物48)
(有机化合物49)
(有机化合物50)
(有机化合物51)
(有机化合物52)
(有机化合物53)
(有机化合物54)
(有机化合物55)
(有机化合物56)
(有机化合物57)
(有机化合物58)
(有机化合物59)
(有机化合物60)
(有机化合物61)
(有机化合物62)
(有机化合物63)
(有机化合物64)
(有机化合物65)
(有机化合物66)
(有机化合物67)
(有机化合物68)
(有机化合物69)
(有机化合物70)
(有机化合物71)
(有机化合物72)
(有机化合物73)
(有机化合物74)
(有机化合物75)
(有机化合物76)
(有机化合物77)
(有机化合物78)
(有机化合物79)
(有机化合物80)
(有机化合物81)
(有机化合物82)
(有机化合物83)
(有机化合物84)
(有机化合物85)
(有机化合物86)
(有机化合物87)
(有机化合物88)
胺类化合物 (有机化合物89～144) (有机化合物89)
(有机化合物90)
(有机化合物91)
(有机化合物92)
(有机化合物93)
(有机化合物94)
(有机化合物95)
(有机化合物96)
(有机化合物97)
(有机化合物98)
(有机化合物99)
(有机化合物100)
(有机化合物101)
(有机化合物102)
(有机化合物103)
(有机化合物104)
(有机化合物105)
(有机化合物106)
(有机化合物107)
(有机化合物108)
(有机化合物109)
(有机化合物110)
(有机化合物111)
(有机化合物112)
(有机化合物113)
(有机化合物114)
(有机化合物115)
(有机化合物116)
(有机化合物117)
(有机化合物118)
(有机化合物119)
(有机化合物120)
(有机化合物121)
(有机化合物122)
(有机化合物123)
(有机化合物124)
(有机化合物125)
(有机化合物126)
(有机化合物127)
(有机化合物128)
(有机化合物129)
(有机化合物130)
(有机化合物131)
(有机化合物132)
(有机化合物133)
(有机化合物134)
(有机化合物135)
(有机化合物136)
(有机化合物137)
(有机化合物138)
(有机化合物139)
(有机化合物140)
(有机化合物141)
(有机化合物142)
(有机化合物143)
(有机化合物144)
硫醇类和硫醚类化合物 (有机化合物145～153) (有机化合物145)
(有机化合物146)
(有机化合物147)
(有机化合物148)
(有机化合物149)
(有机化合物150)
(有机化合物151)
(有机化合物152)
(有机化合物153)
磷酸酯类化合物 (有机化合物154～160) (有机化合物154)
(有机化合物155)
(有机化合物156)
(有机化合物157)
(有机化合物158)
(有机化合物159)
(有机化合物160)
酚类有机化合物 (有机化合物161)
实施本发明的最佳方式 下文中，将详细说明本发明的实施方案。
(中间转印带的基本构造) 本实施方案中的中间转印带200为围绕多个辊使用的环形带，如图4中所示，并且具有由基体半导电膜201和形成在该基体材料201外表面的抗调色剂成膜层202构成的两层结构。基体半导电膜201具有例如106～1012Ω·cm的体积电阻率，并且通过例如将导电添加剂如炭黑分散在工程塑料树脂如改性聚酰亚胺、热固性聚酰亚胺、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯或尼龙合金中制得，其厚度为0.1～1.0mm。抗调色剂成膜层202为，例如，厚度为5～50μm的氟-基涂膜。作为转印带的基体材料201，也可以使用半导电的橡胶带，其厚度为0.5～2.0mm并且是通过将导电材料分散在诸如聚硅氧烷橡胶或聚氨酯橡胶等橡胶中制得的。
(中间转印带的制备) 中间转印带通过例如离心浇铸或挤出成型法制备。下文中，将参照图5说明下面的实施例和对比例中使用的挤出成型法。在图5中，无缝带制备装置510具有成型模511，与成型模511的树脂注入口512相连的齿轮泵515，挤出机514，布置在成型模511出口下面位置的定型模517，拉出圆筒形膜F的拉出机518，及切割机519。
从挤出机514的原料入口516输送的树脂在搅拌下于挤出机514中混合并在加热下熔体挤出，挤出的熔化树脂通过齿轮泵515经过树脂注射口512再输送于成型模511中。
输送于成型模511中的熔化树脂通过成型模511型芯内外之间的开口扩散性流动，并以熔化状态的圆筒形膜F的形式连续地从成型模511中出来。以熔化状态连续从成型模511中出来的圆筒形膜F，通过置于成型模511出口下面的拉出机518的传送带518a，沿定型模517的外周表面拉拔(withdrawing)。随着冷却，该膜沿定型模517的外周表面固化成具有特定周长和厚度的膜。然后利用切割机519，将该膜切割成规定尺寸的圆形薄片，得到无缝带。
配置(configure)成型模511使其在外周表面缠绕电热带可以加热并保持特定的温度。具有用于循环冷却水的内部通道的定型模517，通过循环冷却水保持在大约80℃的温度，以冷却连续从成型模511中出来的熔化状态的圆筒形膜F。
上述无缝带制备装置的设计应当耐受在高于树脂熔化温度约10℃的操作温度下的连续操作，且所述无缝带通过在该无缝带制备装置中于280℃或更高温度下挤出上述树脂材料制备。
[炭黑的制备] (炭黑#1) 向100重量份的炭黑(N220，Mitsubishi Chemical Co.Ltd.制造；弗雷德直径的数均粒径＝210nm)中加入50重量份的有机化合物48(分子量＝741，熔点＝125℃)，并将混合物装填到双螺杆挤出机中。该双螺杆挤出机具有两个螺杆以进行混合过程，并使用PCM-30(Ikegai Corporation制造)。该挤出机不是为进行连续捏合过程设计的，但是可以改进以便在出口密封时通过两个螺杆进行搅拌过程。在将这两个组分装填到装置中以具有94％的填充度之后，在第一温度(Tp1)160℃(熔点+35℃)的加热状态下进行搅拌处理。
关于搅拌条件，将第一搅拌速度(Sv1)设定为每分钟30转的螺杆转速，第一处理时间(T1)设定为10分钟，由此进行搅拌处理。搅拌处理之后，将搅拌物取样，并利用索氏提取器确认接枝状态，从而得到约30％的接枝率。即确认了炭黑表面上进行了接枝处理。
然后，就混合装置的搅拌条件而言，设定第二搅拌速度(Sv2)为每分钟50的转螺杆转速，设定第二温度(Tp2)为180℃(熔点+55℃)，如此改变条件是为了提供更高的机械剪切力，由此，将搅拌处理进行60分钟，作为第二处理时间(T2)。其后，将搅拌物冷却，并取出处理过的炭黑。将上述有机化合物按91％的接枝率接枝到炭黑表面。这里，初级颗粒按数目计以65％存在于其上。该炭黑具有42 nm的弗雷德直径的数均粒径。该炭黑称作“炭黑#1”。
[炭黑#2至#4] 进行与炭黑#1相同的过程，只是按表1和2所示，改变制备条件，由此得到炭黑#2、#3和#4。
[炭黑#5] 向100重量份的炭黑(N220，Mitsubishi Chemical Co.Ltd.制造)中加入80重量份的有机化合物47(分子量＝784，熔点＝221℃)，并将混合物装填到实施例1中使用的间歇式双螺杆挤出机中以具有94％的填充度。接下来，在240℃(熔点+19℃)(Tp1)的加热状态下对其进行搅拌处理。在该搅拌过程中，搅拌速度(Sv1)设定为每分钟35转的螺杆转速，且搅拌过程进行15分钟(T1)。搅拌处理之后，将搅拌物取样，并利用索氏提取器确认接枝状态，由此得到约32％的接枝率。即确认了炭黑表面上进行了接枝处理。接下来，就混合装置的搅拌条件而言，设定搅拌速度(Sv2)为每分钟55转的螺杆转速，设定加热温度(第二温度Tp2)为约270℃(熔点+49℃)，如此改变条件是为了提供更高的机械剪切力，由此，将搅拌处理进行70分钟，作为处理时间(T2)。其后，将搅拌物冷却，并取出处理过的炭黑。上述有机化合物以72％的接枝率接枝在炭黑表面上。初级颗粒按数目计以53％存在于其上。而且，该炭黑具有48nm的弗雷德直径的数均粒径。该炭黑称作“炭黑#5”。
[炭黑#6至#9] 进行与炭黑#1相同的过程，只是按表1和2所示，改变制备条件，由此得到炭黑#6至#9。
[炭黑#10] 进行与炭黑#1相同的过程，只是代替炭黑(N220，Mitsubishi ChemicalCo.Ltd.制造)，使用Raven 1035(Columbia Chemical Co.Ltd.制造)，及其它条件的变化如表1和2中所示，由此得到炭黑#10。
[炭黑#11] 进行与炭黑#5相同的过程，只是代替炭黑(N220，Mitsubishi ChemicalCo.Ltd.制造)，使用Raven 1035(Columbia Chemical Co.Ltd.制造)，及其它条件的变化如表1和2中所示，由此得到炭黑#11。
[炭黑#12至#13] 进行与炭黑#1相同的过程，只是制造条件按如表1和2中所示改变，由此得到炭黑#12和#13。
[炭黑#14] 未经表面处理和接枝处理的炭黑(N220，Mitsubishi Chemical Co.Ltd.制造)定义为“炭黑#14”。
[炭黑#15] 在炭黑#1中，在经过1分钟第一处理时间(T1)之后，取出样品。该样品定义为“炭黑#15”。
[炭黑#16] 进行与炭黑#1相同的过程，只是有机化合物变为不会产生自由基的硬脂酸(分子量＝284，熔点＝70℃)(对比化合物1)。该炭黑定义为“炭黑#16”。
[炭黑#17] 进行与炭黑#16相同的过程，只是炭黑变为弗雷德直径的数均粒径为500μm的另一种炭黑。
向100质量份的炭黑1中加入并混合155质量份处理过的炭黑，由此得到弗雷德直径的数均粒径为320μm且初级颗粒的数目比例为26％的炭黑。该炭黑定义为炭黑#17。
对于炭黑1至17，其弗雷德直径的数均粒径和初级颗粒的数目比例示于表3中。
[表1] [表2] [表3] (实施例1) 使用上述无缝带制备装置制备实施例1的中间转印带。使用聚苯硫醚(产品名E2180，Toray Industries Inc.制造)作为树脂材料，并加入30质量份的炭黑#1作为导电性增强剂和2质量份的褐煤酸钙作为润滑剂，相对于100质量份的树脂材料，得到混合物。将该混合物提供给上述无缝带制备装置10，并在比树脂材料熔点(280℃)高10℃的290℃的处理温度下挤出，形成环形带，其膜厚度为500μm、周长为400mm且表面电阻为1×107Ω2/cm2。
将氟塑料分散体(含50质量份的四氟乙烯-六氟丙烯共聚物，商品名Neoflon FFP，Daikin Industries，Ltd.制造)喷涂在环形带的外周表面上，形成厚度为40μm的介电层(抗调色剂成膜层)，得到中间转印带。
(实施例2～12和对比例1～5) 在实施例2～12和对比例1～5中，按与实施例1相同的方式制备中间转印带，只是中间转印带中用作导电性增强剂的炭黑#1被炭黑#2至#17所代替。炭黑#2至#12用于实施例2～12中，炭黑#13至#16用于对比例1～5中。
(评价) 将得自上述实施例1～15和对比例1～5的每个显影辊(口-ラ)放置在Konica Minolta Business Technologies，Inc.制造的Bizhub Pro C500中，并在普通纸上印制实地图像(solid image)。利用Sakura显像密度计(Konica MinoltaBusiness Technologies，Inc.制造)测定任意10个位置的透射光密度。结果总结于表4。
[表41] 表4证实，与利用得自对比例的显影辊而形成的图像相比，当图像利用得自本发明实施例的中间转印带形成时，可以降低实地着色图像密度均匀性的不足并提高其图像质量。
在实施例和对比例中使用挤出成型法作为制备中间转印带的方法的实例，但是根据本发明的中间转印带并不限于通过该方法制备的中间转印带，其还可以通过日本未审查的专利公开61-95361号中所述的离心浇铸法制备。当采用离心浇铸法时，二次聚集体粒径分布较宽的常规炭黑具有不能获得均匀导电性的问题，因为粒径沿中间转印带厚度方向的分布不均匀，但是该问题可通过采用弗雷德直径的数均粒径为5～300nm并且按数目计包含数量5％或更多的初级颗粒的炭黑如炭黑1至12来消除。
附图简述 图1是表示次级颗粒和基本颗粒之间关系的示意图。
图2是举例说明从次级颗粒分离出并稳定存在的基本颗粒的示意图。
图3是解释用于本发明的弗雷德直径的示意图。
图4是举例说明本发明实施方案中的中间转印带200构造的示意图。
图5是举例说明用于本发明实施例和对比例中的无缝带生产装置10的构造的透视图。
图6是举例说明采用中间转印带的普通电照相成像设备的构造的截面图。
图7是常规炭黑的聚集体(结构物)的说明图。
符号说明 200中间转印带 201基体半导电膜 202抗调色剂成膜层
权利要求
1.一种中间转印带，该转印带缠绕着至少一对支撑轴，用于转印感光部件上的调色剂图像，其包括
至少一层树脂层，
该树脂层包含分散在基体树脂材料中的炭黑，该炭黑按弗雷德直径计具有5～300nm的数均粒径并且按颗粒数计包含数量为5％或更多的初级颗粒。
2.根据权利要求1的中间转印带，其中所述树脂层具有多层树脂层，且所述炭黑分散在该多层树脂层中的至少一层树脂层中。
3.根据权利要求2的中间转印带，其中所述多层树脂层包括基层和形成于该基层上的表层。
4.根据权利要求3的中间转印带，其中所述炭黑分散在基层中。
5.根据权利要求3的中间转印带，其中所述炭黑分散在表层中。
6.根据权利要求1～5中任一项的中间转印带，其中所述炭黑的表面用有机化合物进行表面处理。
7.根据权利要求6的中间转印带，其中所述有机化合物包括至少一种酚类化合物和/或至少一种胺类化合物。
全文摘要
本发明提供可形成高质量调色剂图像的中间转印带。该中间转印带绕着至少一对支撑轴放置和盘绕，且感光体上的调色剂图像被转印到该中间转印带上。该中间转印带包括至少一层树脂层。构成该树脂层的基体树脂材料中分散有炭黑，该炭黑按弗雷德直径计具有5～300nm的数均粒径，及按颗粒数计包含数量不小于5％的初级颗粒。
文档编号G03G15/16GK101213495SQ20058005093
公开日2008年7月2日 申请日期2005年6月29日 优先权日2005年6月29日
发明者白势明三, 内野哲 申请人:柯尼卡美能达商用科技株式会社