JP2005014440A - ポリイミド製無端ベルト、及びその製造方法、並びに画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ベルト全体の平均的な機械的特性は変化させずに、膜厚や平面度などのベルト寸法に対し高精度を保ったまま、ベルト周方向の引張弾性率を大きくし、更に熱膨張係数、吸水膨張率を小さくすることによって、長期間のランニングや保管によっても変形しない、ポリイミド製無端ベルト、及びその製造方法、並びに長期間安定して高品質の転写画像を得ることができる電子写真方式の画像形成装置を提供する。
【解決手段】周方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率が、幅方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率の１０５〜２００％の範囲にあり、かつ、ベルト内に２本の平行な軸を４ｋｇの荷重で張架したときの平面度が５ｍｍ以下であることを特徴とするポリイミド製無端ベルト、及びその製造方法、並びに画像形成装置。
【選択図】 なし
【解決手段】周方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率が、幅方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率の１０５〜２００％の範囲にあり、かつ、ベルト内に２本の平行な軸を４ｋｇの荷重で張架したときの平面度が５ｍｍ以下であることを特徴とするポリイミド製無端ベルト、及びその製造方法、並びに画像形成装置。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等電子写真方式を用いる画像形成装置における中間転写部材、転写搬送部材、転写定着部材等に用いられるポリイミド製無端ベルト及びその製造方法、並びに該ポリイミド製無端ベルトを備える画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を応用した画像形成装置では、先ず無機又は有機光導電性感光体からなる潜像担持体上に一様な電荷を形成し、画像信号を変調したレーザーや発光ダイオード光等で静電潜像を形成した後、帯電したトナーで前記静電潜像を現像して可視化したトナー像とする。そして、前記トナー像を中間転写体を介して、あるいは直接記録紙やＯＨＰ等の転写材に静電的に転写して、さらにこれを加熱や加圧することによって転写材に定着させることによって、所要の再生画像を得る。
【０００３】
前記画像形成装置に用いられる中間転写部材や転写搬送部材の材料としては、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリアルキレンフタレート、ＰＣ／ポリアルキレンフタレート（ＰＡＴ）のブレンド材料、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等の熱可塑性樹脂からなる半導電性の無端ベルト等が提案されている。
また、機械的特性及び熱特性等に優れたポリイミド樹脂を主成分とし、カーボンブラックを導電性微粉末として分散させた中間転写体が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。
【０００４】
さらに、近年、この中間転写体を直接または間接的に加熱することで転写材への転写と同時に定着をおこなわせる転写定着方式が提案されているが、このような方式にとっては、高い機械的強度と耐熱性を併せ持つポリイミド樹脂が非常に適しているといえる（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
一方、このような転写ベルトや転写定着ベルトを前記画像形成装置において使用する場合、主としてベルトの軸と垂直な方向（周方向）に応力がかかることが多い。このベルト周方向への応力に対しベルトの周長が伸びてしまうと転写像が歪み、また正常な駆動を得られなくなる。また、一般のオフィスなどにおいて、夜間、複写機やプリンターなど画像形成装置の停止時に空調が切られることはごく一般的であるが、ベルトが駆動していない状態で周方向に張力がかかったまま温度や湿度が変化すると、ベルト周方向の熱線膨張係数や吸湿膨張係数が大きい場合には、ベルトが部分的に変形してしまい（ベルトにうねりが生じる）、画質欠陥を引き起こしてしまう。このことから、転写部材や転写定着部材においては、ベルト周方向への引張引張弾性率が大きく、伸び率が小さいことが望まれている。
【０００６】
また、画像形成装置において使用される転写ベルトや転写定着ベルトにおいては、使用中の伸びだけでなく、画像形成装置に組み込まれた初期状態でベルト全体にうねりのないもの（平面度のよいもの）が望まれている。すなわち、実際に中間転写ベルトや転写搬送ベルト、あるいは転写定着ベルトを画像形成装置において使用する場合、ベルトは駆動ロールや支持ロールなどにより、強い張力が掛けられた状態で架張される。このとき、ベルトの転写面が平坦であることが必要であり、ベルトにうねりがあると転写像を歪めたり、ベルト周速差による色ずれを発生させたり、用紙と転写搬送ベルトとの密着性を弱めたりして画質を劣化させてしまう。
【０００７】
一般的に、引張弾性率が大きいあるいは膨張率が小さいポリイミドは表面硬度が大きく、全体的な引張引張弾性率を小さくしようとすると、表面が硬すぎて接触する感光体表面を傷つけたり、スムースな駆動ができなくなる。このため、ベルト全体の平均的な引張弾性率や膨張率を変化させずに、ベルト周方向の引張弾性率や膨張率のみを特異的に制御することが求められていた。
【０００８】
ベルトの機械的な特性値の異方性について、ポリイミド分子の分子鎖の分子配向を利用した例として、ポリイミドベルトをイミド化・成形して得た後、周方向への延伸処理をおこなうことで、ベルトの軸と平行な方向への破断を抑制しようとする発明が提案されている。しかしながら、このようにいったん成形されたポリイミドベルトを後工程によって延伸する手法は、延伸処理後のベルト樹脂の応力緩和現象によって延伸処理の効果が緩和されてしまう点、さらにこの後工程に要するコストが余分に発生する点で好ましくない（例えば、特許文献４参照。）。
【０００９】
また、成形・乾燥後のポリイミド前駆体をイミド転化用成形型に載せ換えた後、イミド化に伴う体積収縮率を周方向より軸方向を大きくさせることによって軸方向の引裂伝播強度を周方向より大きくしようとする発明が提案されている。しかしながら、このようにイミド化時に軸方向の収縮率を大きくしたベルトは、周方向への収縮が規制されていることから、軸方向の収縮率を均等にしにくい欠点がある。すなわち、軸方向の両端部は収縮が大きく、中央付近は収縮が小さくなりやすい。その結果、軸方向での膜厚および抵抗が不均一で、具体的には中央部分が薄く両端部が厚い、また中央部の表面抵抗が両端部より高いベルトになりやすい。
更に、塗布・乾燥用の成形型とイミド転化用の成形型を必ず用意し、ベルト製造中にポリイミド前駆体皮膜を載せ替えなければならない。このポリイミド前駆体皮膜のイミド転化用成形型への載せ替えによって、ベルト全体にうねりが生じやすくなる。そして、そのうねりはベルトが大径化するほど発生しやすくなってしまう。
【００１０】
近年、画像形成装置の高速化に伴い、各色毎の現像器を備えた複数の感光体を備えたタンデム式カラー画像形成装置が多く開発されているが、イミド化時に軸方向の収縮率を大きくしたベルトは、タンデム式カラー画像形成装置においては、中間転写方式あるいは転写搬送方式のどちらの方式を用いても、転写ベルトは大径化する必要があり、大径化してもうねりの少ないベルトが望まれている。この点において、イミド化時に軸方向の収縮率を大きくしたベルトは、タンデム式カラー画像形成装置の転写ベルトに用いることが可能な大きさで、かつ、高画質を得るために必要なうねりを抑えたベルトは作製できない。さらに、ポリイミド前駆体皮膜のイミド転化用成形型への載せ替えを必須としている点は、ベルト製造コストが余分に発生する点で好ましくない（例えば、特許文献５参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特許２５６０７２７号明細書
【特許文献２】
特開平５−７７２５２号公報
【特許文献３】
特開平６−２５８９６０号公報
【特許文献４】
特開平１０−２７８１０９号公報
【特許文献５】
特開２００２−２４００６３号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来技術における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明の目的は、ベルト全体の平均的な機械的特性は変化させずに、膜厚や平面度などのベルト寸法に対し高精度を保ったまま、ベルト周方向の引張弾性率を大きくし、更に熱膨張係数、吸水膨張率を小さくすることによって、長期間のランニングや保管によっても変形しない、ポリイミド製無端ベルト、及びその製造方法、並びに長期間安定して高品質の転写画像を得ることができる電子写真方式の画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、以下の本発明により達成される。
即ち、本発明は、
＜１＞ 周方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率が、幅方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率の１０５〜２００％の範囲にあり、かつ、ベルト内に２本の平行な軸を４ｋｇの荷重で張架したときの平面度が５ｍｍ以下であることを特徴とするポリイミド製無端ベルトである。
【００１４】
＜２＞ 少なくとも、ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出させながら、回転する円筒成形管の回転軸方向に移動させることによって、円筒成形管の内周面又は外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する回転塗布工程を経ることにより得られることを特徴とする＜１＞に記載のポリイミド製無端ベルトである。
＜３＞ 前記平面度が２ｍｍ以下であることを特徴とする＜１＞又は＜２＞に記載のポリイミド製無端ベルトである。
【００１５】
＜４＞ 周方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率が、幅方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率の１１０〜１５０％の範囲にあることを特徴とする＜１＞〜＜３＞の何れか１つに記載のポリイミド製無端ベルトである。
＜５＞ 幅方向における膜厚の変位が、平均膜厚に対し、１０％以下であることを特徴とする＜１＞〜＜４＞の何れか１つに記載のポリイミド製無端ベルトである。
【００１６】
＜６＞ 周方向の熱線膨張率が、幅方向の熱線膨張率の９０％以下であることを特徴とする＜１＞〜＜５＞の何れか１つに記載のポリイミド製無端ベルトである。
＜７＞ 周方向の吸水膨張率が、幅方向の吸水膨張率の９０％以下であることを特徴とする＜１＞〜＜６＞の何れか１つに記載のポリイミド製無端ベルトである。
【００１７】
＜８＞ 電子写真方式の画像形成装置に用いられる中間転写ベルトであることを特徴とする＜１＞〜＜７＞の何れか１つに記載のポリイミド製無端ベルトである。
＜９＞ 電子写真方式の画像形成装置に用いられる転写搬送ベルトであることを特徴とする＜１＞〜＜８＞の何れか１つに記載のポリイミド製無端ベルトである。
【００１８】
＜１０＞ 電子写真方式の画像形成装置に用いられる転写定着ベルトであることを特徴とする＜１＞〜＜９＞の何れか１つに記載のポリイミド製無端ベルトである。
＜１１＞ ＜８＞〜＜１０＞の何れか１つに記載のポリイミド製無端ベルトを、少なくとも１種類以上備えることを特徴とする電子写真方式の画像形成装置である。
【００１９】
＜１２＞ 円筒成形管の内周面又は外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布してポリイミド前駆体塗膜を形成するポリイミド前駆体塗膜形成工程と、該ポリイミド前駆体塗膜をイミド転化してポリイミド皮膜を形成するポリイミド皮膜形成工程と、を有するポリイミド製無端ベルトの製造方法であって、前記ポリイミド前駆体塗膜形成工程が、ポリイミド前駆体溶液を、ノズルから吐出させながら、回転する円筒成形管の回転軸方向に移動させることによって、円筒成形管の内周面又は外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する回転塗布工程を少なくとも有することを特徴とするポリイミド製無端ベルトの製造方法である。
【００２０】
＜１３＞ 前記ポリイミド前駆体塗膜形成工程が、前記ポリイミド前駆体溶液の円筒成形管の内周面又は外周面への塗布と同時又は塗布終了後に、前記円筒成形管の内周面または外周面に塗布されたポリイミド前駆体溶液の表面をブレードで擦りながら前記円筒成形管を回転させることにより、前記ポリイミド前駆体溶液の表面に周方向のせん断力をかける工程を、更に有することを特徴とする＜１２＞に記載のポリイミド製無端ベルトの製造方法である。
【００２１】
＜１４＞ 前記ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出させるときの圧力が、０．３ＭＰａ〜３ＭＰａであることを特徴とする＜１２＞又は＜１３＞に記載のポリイミド製無端ベルトの製造方法である。
＜１５＞ ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出させるときの圧力が、０．５ＭＰａ〜１ＭＰａであることを特徴とする＜１２＞〜＜１４＞の何れか１つに記載のポリイミド製無端ベルトの製造方法である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明のポリイミド製無端ベルトは、周方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率が、幅方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率の１０５〜２００％の範囲にあり、かつ、ベルト内に２本の平行な軸を４ｋｇの荷重で張架したときの平面度（以下、単に「平面度」という。）が５ｍｍ以下であることを特徴とする。
ここで、前記ＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率の測定は、ダンベル３号の打ち抜き試験片（幅５ｍｍ）を作製し、引張速度２０ｍｍ／ｍｉｎで行うもので、例えば、最大５００Ｎ（５０ｋｇｆ）が測定可能なロードセルを装着したアイコーエンジニアリング社製ＭＯＤＥＬ−１６０５Ｎを用いて測定することができる。
【００２３】
一方、本発明における平面度の測定方法については、図１を用いて説明する。図１は平面度の測定方法を説明するための説明図である。図１に示すように本発明における平面度の測定は、無端ベルト２を２本の平行な軸４（Φ２８ｍｍ）で４ｋｇの荷重で張架し、そのときの無端ベルト表面をレーザー変位計６（キーエンス社製ＬＫ−０３０）で、幅方向の端部から端部までの全幅に亘って計測したものである。このとき、張架している軸と対になっている軸の中心から２００ｍｍの位置を、軸に平行に、前記レーザー変位計６で計測する。そして、変位量の最大値と最小値の差分を平面度とする。
【００２４】
本発明のポリイミド製無端ベルトは、周方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率が、幅方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率の１０５〜２００％の範囲にあることを必須とし、１１０〜１５０％の範囲にあることが好ましく、１１０〜１２０の範囲にあることがより好ましい。前記、周方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率が、幅方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率の１０５％未満であると、ベルト全体の平均的な引張弾性率や膨張率を変化させずに、ベルト周方向の引張弾性率を高め、歪みのない転写像を得るという目的を達成することができなくなってしまう。一方、２００％を超えると、ベルト幅方向の強度を失ってしまい、長期間の使用でベルトが破断するなど、実使用に耐えられないものとなってしまう。
【００２５】
また、本発明における平面度は、５ｍｍ以下であることを必須とし、２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましい。前記平面度が５ｍｍを超えると、転写像に歪みを生じたり、画像形成装置稼動中に装置内の他の部品に接触してしまいベルト破損の原因となってしまう。
【００２６】
本発明のポリイミド製無端ベルトの厚さは、その使用目的に応じて適宜決定しうるが、一般的には強度や柔軟性等の機械的特性より、２０〜２００μｍ程度が好ましく、特に好ましくは５０〜１００μｍである。
前記ポリイミド製無端ベルトの膜厚の測定は、渦電流方式のフィルム膜厚測定器（（株）フィッシャー・インストルメンツ製イソスコープＭＰ３０、プローブ：ＥＡＴ３．３）を用いておこなった。ベルトの軸方向・円周方向ともに３０ｍｍ毎に測定ポイントを置き、全点の平均値をベルトの平均膜厚とした。また、ベルト軸方向の１測定ポイント列において膜厚の最大値と最小値の差を軸方向の変位とし、全ての軸方向の変位の中で最大のものを、該ベルトを代表する軸方向の膜厚変位とした。
【００２７】
本発明のポリイミド製無端ベルトは、幅方向における膜厚の変位が平均膜厚に対し、１０％以下であることが好ましく、８％以下であることがより好ましく、７％以下であることが更に好ましい。前記幅方向における膜厚の変位が、平均膜厚に対し１０％を超えると、転写像に濃度ムラが生じたり、タンデム式画像形成装置の場合には色ズレを生じさせてしまう場合がある。
【００２８】
本発明のポリイミド製無端ベルトは、周方向の熱線膨張率が幅方向の熱線膨張率の９０％以下であることが好ましく、８０％以下であることがより好ましい。前記周方向の熱線膨張率が幅方向の熱線膨張率の９０％を超えると、気温の変化などによりベルトに部分的な変形が生じてしまい、画像欠陥を生じさせてしまう場合がある。
【００２９】
本発明のポリイミド製無端ベルトは、周方向の吸水膨張率が幅方向の吸水膨張率の９０％以下であることが好ましく、８０％以下であることがより好ましい。前記周方向の吸水膨張率が幅方向の吸水膨張率の９０％を超えると、湿度の変化などによりベルトに部分的な変形が生じてしまい、画像欠陥を生じさせてしまう場合がある。
【００３０】
前記周方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率が、幅方向のＪＩＳＫ７１６１に規定される引張弾性率を１０５〜２００％の範囲にしたまま、ベルト内に２本の平行な軸を４ｋｇの荷重で張架したときの平面度を５ｍｍ以下にする手段としては、本発明のポリイミド製無端ベルト製造工程において、ポリイミド前駆体溶液のイミド転化反応時の変形をできるだけ小さくするとともに、本発明のポリイミド製無端ベルト内のポリイミド分子鎖を周方向に配向させることにより達成される。また、幅方向における膜厚の変位、周方向の熱線膨張率、及び周方向の吸水膨張率も本発明のポリイミド製無端ベルト製造工程において、ポリイミド前駆体溶液のイミド転化反応時の変形（特に軸方向）をできるだけ小さくするとともに、本発明のポリイミド製無端ベルト内のポリイミド分子鎖を周方向に配向させることにより達成される。
上述の本発明のポリイミド製無端ベルトの周方向への配向させる方法としては、後述するポリイミド製無端ベルトの製造方法における、ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出させながら、回転する円筒成形管の回転軸方向に移動させることによって、円筒成形管の内周面又は外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する塗布工程を経る方法が挙げられる。
【００３１】
以下、ポリイミド製無端ベルトの製造方法について説明する。
ポリイミド製無端ベルトの製造方法は、円筒成形管の内周面又は外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布してポリイミド前駆体塗膜を形成するポリイミド前駆体塗膜形成工程と、該ポリイミド前駆体塗膜イミド転化してポリイミド皮膜を形成するポリイミド皮膜形成工程とを有し、前記ポリイミド前駆体塗膜形成工程が、ポリイミド前駆体溶液を、ノズルから吐出させながら、回転する円筒成形管の回転軸方向に移動させることによって、円筒成形管の内周面又は外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する回転塗布工程を少なくとも有することを特徴とする。
【００３２】
本発明の無端ベルトはポリイミド樹脂を主成分とするポリイミド製無端ベルトである。ポリイミド樹脂は、高引張弾性率材料であることから、駆動時に、支持ロール、クリーニングブレード等の応力による変形が少ないので、色ズレ等の画像欠陥が生じにくい。ポリイミド樹脂は、ポリイミド前駆体を加熱によるイミド化反応させることによって得られる。
前記ポリイミド前駆体は、通常、略等モルのテトラカルボン酸二無水物或いはその誘導体と、ジアミンとを溶媒中で重合反応させてポリアミド酸溶液として得られる。
【００３３】
前記テトラカルボン酸二無水物としては特に制限はなく、具体的には、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，３’，４−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，２‘−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン酸二無水物、ペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、エチレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
【００３４】
一方、前記ジアミンの具体例としては、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジクロロベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３’−ジアミノジフェニルスルフォン、１，５−ジアミノナフタレン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、３，３’−ジメチル４，４’−ビフェニルジアミン、ベンジジン、３，３’−ジメチルベンジジン、３，３’−ジメトキシベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフォン、４，４’−ジアミノジフェニルプロパン、２，４−ビス（β−アミノ第三ブチル）トルエン、ビス（ｐ−β−アミノ−第三ブチルフェニル）エーテル、ビス（ｐ−β−メチル−δ−アミノフェニル）ベンゼン、ビス−ｐ−（１，１−ジメチル−５−アミノ−ベンチル）ベンゼン、１−イソプロピル−２，４−ｍ−フェニレンジアミン、ｍ−キシリレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミン、ジ（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ジアミノプロピルテトラメチレン、３−メチルヘプタメチレンジアミン、４，４−ジメチルヘプタメチレンジアミン、２，１１−ジアミノドデカン、１，２−ビス−３−アミノプロボキシエタン、２，２−ジメチルプロピレンジアミン、３−メトキシヘキサメチレンジアミン、２，５−ジメチルヘプタメチレンジアミン、３−メチルヘプタメチレンジアミン、５−メチルノナメチレンジアミン、２，１７−ジアミノエイコサデカン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、１，１０−ジアミノ−１，１０−ジメチルデカン、１２−ジアミノオクタデカン、２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、ピペラジン、Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｏ（ＣＨ２）２Ｏ（ＣＨ２）ＮＨ２、Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｓ（ＣＨ２）３ＮＨ２、Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｎ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）３ＮＨ２等が挙げられる。
【００３５】
前記テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを重合反応させる際の溶媒としては、溶解性等の点より極性溶媒が好適に挙げられる。極性溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミド類が好ましく、具体的には、これの低分子量のものであるＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルトリアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ピリジン、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホン等が挙げられる。これらは単数または複数併用することができる。
【００３６】
本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトは、ポリイミド樹脂中に無機あるいは有機の導電性フィラーを含有することができる。導電性物質としては、例えば、カーボンブラック、カーボンブラックを造粒したカーボンビーズ、カーボンファイバー、グラファイト等の炭素系物質、銅、銀、アルミニウム等の金属又は合金、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、ＳｎＯ２−Ｉｎ２Ｏ３複合酸化物等の導電性金属酸化物、チタン酸カリウム等の導電性ウィスカー等が挙げられる。これらはポリイミド前駆体溶液に直接分散させてもよいし、ポリイミド前駆体の重合時に予め溶剤中に分散させておく方法を用いてもよい。また、分散の方法としては特に制限されることはなく、例えば、ボールミルや超音波等で分散させる方法がある。
【００３７】
上述のように作製したポリイミド前駆体溶液は、ポリイミド前駆体の濃度が１０〜３５質量％であることが好ましい。また、前記ポリイミド前駆体溶液の粘度は、１０〜１０００Ｐａ・ｓであることが好ましく、３０〜５００Ｐａ・ｓであることがより好ましい。前記前記ポリイミド前駆体溶液の粘度が、１０Ｐａ・ｓ未満、或いは１０００Ｐａ・ｓを超えると、後述する前記ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出されるときの圧力が、好ましい範囲とならず、結果として周方向への配向がなされない場合がある。
【００３８】
本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトの製造方法は、ポリイミド前駆体塗膜形成工程において、前記ポリイミド前駆体溶液を、ノズルから吐出させながら、回転する円筒成形管の回転軸方向に移動させることによって、円筒成形管の内周面または外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する。ポリイミド前駆体溶液がノズルから吐出されるときに受ける圧力が、ポリイミド前駆体分子を配向させ、そのまま円筒成形管の円周方向に塗布することで、結果的に、ポリイミド分子が周方向に配向したベルトとなり、本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトが得られる。
前記ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出されるときの圧力は、０．３ＭＰａ〜３ＭＰａであることが好ましく、０．５ＭＰａ〜１ＭＰａであることがより好ましい。前記ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出されるときの圧力が、０．３ＭＰａ未満であると、得られるポリイミド製無端ベルトの分子配向を十分に得ることができない場合がある。
一方、前記ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出されるときの圧力が、３ＭＰａを超えると、ノズルからポリイミド前駆体溶液を安定した速度で吐出できない場合がある。
更に、ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出されるときの圧力が０．５ＭＰａ〜１ＭＰａであると、気泡等の巻き込みがより一層少なくなり、膜厚もより均一となり、得られるベルトの周方向の強度と伸び難さがより一層増す。
【００３９】
前記ノズルの形状は、特に制約はなく、円形や矩形など適時使用できる。また、その大きさも特に制約はなく、吐出されるポリイミド前駆体溶液の粘度との組み合わせによって、適正な吐出圧力となるように設計することが可能である。
【００４０】
前記円筒成形管の内周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する方法の１例を図２を用いて説明する。図２は円筒成形管の内周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する方法の１例を説明するための概略図である。
図２において、円筒成形管１１を矢印方向１２に回転させながら、ポリイミド前駆体溶液１６を容器１４から、ノズル１５を通して流下させる。このとき加圧装置１７によってポリイミド前駆体溶液に吐出圧力が掛けられる。加圧装置１７の方式には特に制限はないが、本発明の意図する目的を達成するために、所定粘度のポリイミド前駆体溶液に対し、所望の吐出圧力を設定できるものが必要である。具体的には、圧縮空気や高粘度液対応のモーノポンプ等が用いられる。
【００４１】
ノズル１５は、容器１４に取り付けてもよいが、両者を離して管で連結し、容器１４を別置きに固定してもよい。また、ノズル１５の吐出口の大きさ・形状にも制限はなく、所定粘度のポリイミド前駆体溶液１６を所定圧力のもとで、所定速度で吐出できるものとする。ノズル１５はポリイミド前駆体溶液１６を吐出しながら矢印１３の方向に進み、らせん状の塗布をおこなう。ノズル１５と円筒成形管１１の距離は任意でよく、０．５ｍｍ〜１００ｍｍ程度が好ましい。
【００４２】
このように円筒成形管の内周面にポリイミド前駆体溶液を塗布した場合は、円筒成形管１１を高速回転させる遠心成形法によって塗膜の膜厚を平坦化させることが可能である。
また、高速回転させなくても、ポリイミド分子をさらに円周方向に配向させる目的を兼ねて、ブレード１８で、塗布されたポリイミド前駆体溶液１６の表面を円周方向に擦りながらせん断力を与え、膜厚を平坦化させる方法も好ましく用いられる。ブレード１８を通過した直後は筋が残ることがあるが、円筒成形管１１を回転させ続けると、液の流動性により、筋は時間と共に消滅する。ノズル１５とブレード１８は連動させて塗布することもできる。
ブレード１８は、ポリイミド前駆体溶液に侵されない材料、ポリエチレンやフッソ樹脂等のプラスチック、または、真鍮やステンレス等の金属の薄い板から成り、弾力性を有するもので形成されることが好ましい。更に好ましくは、これを幅１０〜５０ｍｍに成形し、軽く円筒成形管１１内周に押し当てる。
【００４３】
また、前記円筒成形管の外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する方法の１例を図３を用いて説明する。図３は円筒成形管の外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する方法の１例を説明するための概略図である。図３において、円筒成形管２９を矢印方向２１に回転させながら、ポリイミド前駆体溶液２６を容器２２から、ノズル２３を通して、流下させる。このとき加圧装置２４によってポリイミド前駆体溶液に吐出圧力が掛けられる点は、前記円筒成形管の内周面に塗布する方法と同様である。流下したポリイミド前駆体溶液２６は、ブレード２５により平坦化されることが好ましい。ブレード２５は、ポリイミド前駆体溶液に侵されない材料、例えば、ポリエチレンやフッソ樹脂等のプラスチック、または、真鍮やステンレス等の金属の薄い板から成り、弾力性を有するもので形成されることがこのましい。更に好ましくは、これを幅１０〜５０ｍｍに成形し、軽く円筒成形管２９外周に押し当てる。ポリイミド前駆体溶液が通過すれば、ブレード２５は円筒成形管２９からある隙間をもって離れ、その際にポリイミド前駆体溶液を押し広げるのである。このとき、ポリイミド前駆体溶液に円周方向へせん断力が掛かり、ポリイミド前駆体分子を円周方向にさらに配向させることを助ける。
【００４４】
円筒成形管１１又は２９の材質は、アルミニウムや、ニッケル、ステンレス鋼等の金属が好ましい。円筒成形管の表面（内周面または外周面）は、クロムやニッケルでメッキしたり、フッ素樹脂やシリコーン樹脂で被覆してもよい。
円筒成形管１１又は２９の表面（内周面または外周面）は、後述するポリイミド樹脂皮膜形成工程において、溶剤あるいは加熱反応時に樹脂から発生する水の蒸気が、円筒成形管とポリイミド樹脂皮膜の間にできるわずかな隙間を通って外部に出やすいように、ブラストにより粗面化させてやることができる。
更に、ブラスト処理後の芯体表面には、ポリイミド樹脂が接着しないよう、離型剤を塗布することが好ましい。離型剤の種類に制限はないが、ポリイミド前駆体溶液に侵されないものである必要がある。
【００４５】
前記ポリイミド樹脂皮膜形成工程においては、ポリイミド樹脂の種類によって異なるものの好ましくは３００℃から４５０℃で、２０〜６０分間、ポリイミド前駆体塗膜を加熱反応させることでポリイミド樹脂皮膜を形成することができる。加熱反応の際、溶剤が残留したままイミド化反応を進めると、ポリイミド樹脂皮膜に膨れが生じることがあるため、急激な加熱は避けることが好ましく、具体的には、最終温度に達する前に、一旦１５０〜２００℃の温度で３０〜６０分間加熱乾燥して残留溶剤を除去し、続けて、温度を段階的、又は一定速度で上昇させて、加熱してポリイミド樹脂皮膜を形成することが好ましい。
【００４６】
このように製造したポリイミド製無端ベルトは、膜厚や平面度などの寸法精度に優れ、ポリイミド分子が周方向に配向することによって、周方向への応力に対して伸びにくい性質を有するポリイミド樹脂無端ベルトとなる。
【００４７】
本発明のポリイミド製無端ベルトは、膜厚精度および平面度が良好で、かつ変形しにくいため、後述するように電子写真方式の画像形成装置、特にタンデム式の画像形成装置に好適に用いることができる。前記タンデム式画像形成装置は、従来から知られている転写ドラム方式や４サイクル転写方式のように、各色毎に潜像形成・現像・転写・除電・クリーニングを繰り返すことがなく、複数の像担持体が配置したものであるため、格段に画像形成速度が向上するというメリットがある。このとき、本発明の無端ベルトを中間転写ベルトあるいは転写搬送ベルトとして用いると、その平面度及び厚み精度が良好であるため、良好な画像を得ることができる。
【００４８】
また、本発明における無端ベルトを定着体として使用する場合には、表面に付着するトナーの剥離性向上のため、ベルト表面に非粘着性の樹脂皮膜を形成することが有効である。その非粘着性の樹脂皮膜の材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、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（ＦＥＰ）等のフッ素系樹脂が好ましい。また、非粘着性の樹脂皮膜には、耐久性や静電オフセットの向上、オイルとの親和性、などのために、カーボン粉末や、硫酸バリウム等の無機化合物粉体が分散されていてもよい。
【００４９】
フッ素系樹脂皮膜を形成するには、その水分散液を無端ベルトの表面に塗布して焼き付け処理する方法が好ましい。ベルト表面にフッ素系樹脂皮膜を形成するには、加熱してポリイミド皮膜を円筒芯体の表面に形成してから、塗布してもよいが、ＰＩ前駆体溶液を塗布して溶剤を乾燥させてから、フッ素系樹脂分散液を塗布し、その後に加熱してイミド転化完結反応とフッ素系樹脂皮膜の焼成処理を同時に行ってもよい。この場合、フッ素系樹脂皮膜の密着性が強固になることもある。
無端ベルトを定着体として使用する場合、その厚さとしては２０〜２５０μｍの範囲であることが好ましく、フッ素系樹脂皮膜の厚さは１０〜５０μｍの範囲が好ましい。
【００５０】
本発明の画像形成装置は、本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトを少なくとも１種類以上備えることを特徴とする電子写真方式の画像形成装置である。
前記本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトを中間転写ベルト、転写搬送ベルトあるいは転写定着ベルトとして備えることで、高画質の転写画像を得ることができる。
前記本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトを中間転写ベルトとして備える画像形成装置の１例（タンデム式）を図４を用いて説明する。図４は本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトを備える画像形成装置の１例を説明するための概略図である。
【００５１】
図４に示す画像形成装置は、前記本発明の中間転写ベルトを備え、例えば、４色（ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン）の現像器４５を備えた各色毎の感光体３が中間転写ベルト４６に配置したタンデム式カラー画像形成装置に適用できる。前記本発明のポリイミド樹脂製無端ベルト中間転写ベルトとして備えることで、高画質の転写画像を得ることができる。具体的には、感光体３９表面を均一に帯電する帯電ロール４３（帯電装置）、感光体３９表面を露光し静電潜像を形成するレーザー発生装置３８（露光装置）、感光体３９表面に形成された潜像を現像剤を用いて現像し、トナー像を形成する現像器４５（現像装置）、感光体に付着したトナーやゴミ等を除去する感光体クリナー４４（クリーニング装置）、被転写材上のトナー像を定着する定着する定着ロール３２等必要に応じて公知の方法で任意に備えることができる。
【００５２】
像担持体としては、従来公知のものを用いることができ、その感光層としては、有機系、アモルファスシリコン等公知のものを用いることができる。前期像担持体が円筒状の場合は、アルミニウム又はアルミニウム合金を押出し成型後、表面加工する等の公知の製法により得られる。またベルト状の前記像担持体を用いることも可能である。
【００５３】
帯電手段としては、特に制限はなく、例えば、導電性又は半導電性のローラ、ブラシ、フィルム、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のそれ自体公知の帯電器が挙げられる。これらの中でも、帯電補償能力に優れる点で接触型帯電器が好ましい。前記帯電手段は、前記電子写真感光体に対し、通常、直流電流を印加するが、交流電流をさらに重畳させて印加してもよい。
【００５４】
露光手段としては、特に制限はなく、例えば、前記電子写真感光体表面に、半導体レーザ光、ＬＥＤ光、液晶シャッタ光等の光源、或いはこれらの光源からポリゴンミラーを介して所望の像様に露光できる光学系機器等が挙げられる。
【００５５】
現像手段としては、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、一成分系現像剤又は二成分系現像剤をブラシ、ローラ等を用い接触或いは非接触させて現像する公知の現像器等が挙げられる。
【００５６】
第一転写手段としては、例えば、ベルト、ローラ、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触型転写帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン転写帯電器やコロトロン転写帯電器等のそれ自体公知の転写帯電器が挙げられる。これらの中でも、転写帯電補償能力に優れる点で接触型転写帯電器が好ましい。なお、本発明においては、前記転写帯電器の他、剥離帯電器等を併用することもできる。
【００５７】
転写方式として中間転写方式を採用した場合、第二転写手段としては、前記第一転写手段として例示した転写ローラ等の接触型転写帯電器、スコロトロン転写帯電器やコロトロン転写帯電器等が挙げられる。これらの中でも、前記第一転写手段と同様に接触型転写帯電器が好ましい。転写ローラ等の接触型転写帯電器により強く押圧するようにすると、画像の転写状態を良好な状態に維持させることができる。また、中間転写体を案内するローラの位置で転写ローラ等の接触型転写帯電器を押圧すると、中間転写体から被転写体に対してトナー像を移転させる作用を良好な状態で行うことが可能になる。
【００５８】
光除電手段としては、例えば、タングステンランプ、ＬＥＤ等が挙げられ、該光除電プロセスに用いる光質としては、例えば、タングステンランプ等の白色光、ＬＥＤ光等の赤色光等が挙げられる。該光除電プロセスにおける照射光強度としては、通常、電子写真感光体の半減露光感度を示す光量の数倍乃至３０倍程度になるよう出力設定される。
【００５９】
クリーニング手段としては、特に制限はなく、それ自体公知のクリーニング装置等を用いればよい。
定着手段としては、特に制限はなく、それ自体公知の定着器、例えば熱ローラ定着器、オーブン定着器等が挙げられる。
【００６０】
前記本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトを転写搬送ベルトとして備える画像形成装置の１例（タンデム式）を図５を用いて説明する。図５は本発明のポリイミド製無端ベルトを備える画像形成装置の他の１例の要部を説明するための概略図である。
図５に示す画像形成装置は、複写機、レーザービームプリンター等として使用できるものである。図５に示す画像形成装置は、ユニットＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋと、記録紙（被転写体）搬送用ベルト５６と、転写ロール５７Ｙ、５７Ｍ、５７Ｃ、５７Ｂｋと、記録紙搬送ロール５８と、定着器５９とを備えている。転写搬送ベルト５６として、前記本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトを備える。転写搬送ベルト５６として、本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトを備えることにより、高画質の転写画像を得ることができる。
【００６１】
ユニットＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、矢印の方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転可能にそれぞれ電子写真感光体５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｂｋ（図示ないが、電子写真感光体にはフランジが固定されている。）が備えらる。電子写真感光体５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｂｋの周囲には、コロトロン帯電器５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ、５２Ｂｋと、露光器５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ、５３Ｂｋと、各色現像器（イエロー現像器５４Ｙ、マゼンタ現像器５４Ｍ、シアン現像器５４Ｃ、ブラック現像器５４Ｂｋ）と、電子写真感光体クリーナー５５Ｙ、５５Ｍ、５５Ｃ、５５Ｂｋとがそれぞれ配置されている。
【００６２】
ユニットＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、転写搬送ベルト５６に対して４つ並列に、ユニットＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの順に配置されているが、ユニットＢｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍの順等、画像形成方法に合わせて適当な順序を設定することができる。
【００６３】
転写搬送ベルト５６は、支持ロール６０、６１、６２、６３によって、矢印の反時計方向に電子写真感光体５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｂｋと同じ周速度をもって回転可能になっており、支持ロール６２、６３の中間に位置するその一部が電子写真感光体５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｂｋとそれぞれ接するように配置されている。転写搬送ベルト５６は、ベルト用クリーニング装置６４が備えられている。
【００６４】
以上、本発明のポリイミド製無端ベルトを中間転写ベルトあるいは転写搬送ベルトとして用いた場合について説明したが、本発明のポリイミド製無端ベルトを転写定着ベルトとして用いても、同様の効果が得られる。
【００６５】
【実施例】
（実施例１）
３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と４，４’−ジアミノジフェニルエーテルとを、Ｎ−メチル−２−ピロリドン中で合成したポリイミド前駆体の２０質量％濃度の溶液を用意し、その中にカーボンブラック（ＳＰＥＣＩＡＬ ＢＬＡＣＫ ４（Ｄｅｇｕｓｓａ社製）を所定量添加し、サンドミルで６時間室温で分散させた。このカーボンブラック分散ポリイミド前駆体溶液の粘度は、室温で４５Ｐａ・ｓであった。
一方、外径２００ｍｍ、長さ４００ｍｍ、ブラスト処理によりＲａ０．８μｍに粗面化したアルミニウム製円筒成形管を用意し、外表面にシリコーン系離型剤（商品名：ＫＳ７００、信越化学（株）製）を塗布して、３００℃で１時間、焼き付け処理をした。
【００６６】
更に、回転塗布工程として、図３に示すように、円筒成形管２９の軸方向を水平にして、４０ｒｐｍで回転させた。ブレード２５は幅２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのポリエチレンからなり、弾力性を有している。これを円筒成形管２９に押し付け、ポリイミド前駆体溶液２６は、容器１２から口径３ｍｍのノズル２３を通して、エア圧０．８ＭＰａにて、１２ｍｌ／分の流量で押し出した。ポリイミド前駆体溶液がブレード２５を通過する際、ブレード２５が押し広げられ、ブレード２５と円筒成形管２９の間には隙間ができた。次いで、ノズル２３とブレード２５を６０ｍｍ／分の速度で、矢印２１の方向に移動させて塗布した。この条件で、円筒成形管２１ １回転あたり、ノズル２３とブレード２５は１．５ｍｍずつ移動する。なお、塗布の際には、円筒成形管２９の両端に５ｍｍずつの不塗布部分を設けた。
【００６７】
次に、ポリイミド前駆体溶液２６が塗布された円筒成形管２９を水平のまま、６ｒｐｍで回転させながら、１７０℃で６０分間加熱乾燥させた。その後、３６０℃で３０分間加熱して、カーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜を形成した。（ポリイミド前駆体溶液の軸方向塗布長と、出来上がったポリイミド樹脂皮膜の軸方向長から求められる収縮率は１．５％だった。）
円筒成形管２９から外したカーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜の幅を３５０ｍｍに切り揃え、図４に示すタンデム型画像形成装置の中間転写ベルトとして用いた。
この中間転写ベルトの膜厚を測定し、また、図１に示す方法により平面度を測定した。
【００６８】
また、この中間転写ベルトを図４に示す画像形成装置にセットし、張力を掛けた状態のまま、１０℃、１５ＲＨ％の環境に４８時間放置し、その後、２８℃、８５％の環境に４８時間放置した後、画像形成装置を動かし、画像を出力した。さらに、その後、再び、平面度を測定した。
更に、同様にして作製した別のカーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜から試料片を切り出し、引張弾性率、熱線膨張率、吸湿（吸水）膨張率を測定した。
引張弾性率の測定は、アイコーエンジニアリング社製ＭＯＤＥＬ−１６０５Ｎを用いて、ＪＩＳＫ７１６１に準じておこない、軸方向、周方向それぞれ５回測定した平均値を測定値とした。
【００６９】
熱線膨張率の測定は、ＪＩＳ Ｋ７１９７に準じておこない、軸方向、周方向それぞれ３回測定した平均値を測定値とした。
【００７０】
吸湿膨張率の測定は、試料片を幅２５．４ｍｍに切り出し、基準長さ１４９ｍｍに対し、２３０ｇの錘を取り付け、３５℃で、相対湿度２０ＲＨ％と８５ＲＨ％に、それぞれ２４時間づつ保持させたときの試料長さをマイクロメーターで測定し、これを３回繰り返しておこなった。吸湿膨張率の計算方法を下記式１に示す。
以上の測定値を表１に示す。
（式１）
吸湿膨張率 ＝ ＬＨ − ＬＬ ／ Ｌｒｅｆ × （Ｈ２−Ｈ１）
ここで、
ＬＨ：３５℃８５ＲＨ％での試料片の長さ
ＬＬ：３５℃２０ＲＨ％での試料片の長さ
Ｌｒｅｆ：２２℃５５％での試料片の長さ
Ｈ１：吸湿膨張率を求める低湿度側相対湿度（ＲＨ％）
Ｈ２：吸湿膨張率を求める高湿度側相対湿度（ＲＨ％）
である。
【００７１】
（実施例２）
アルミニウム製円筒成形管の外径を２８５ｍｍとし、回転塗布工程での成形管の回転数を２６ｒｐｍ、ノズル２３とブレード２５の移動速度を３９ｍｍ／分の速度にした以外は、実施例１と同様にカーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜を作製した。
更に、円筒成形管から外したカーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜の幅を３７０ｍｍに切り揃え、図５に示すタンデム型画像形成装置の転写搬送ベルトとして用い、実施例１と同様に評価した。その結果を表１に示す。
【００７２】
（実施例３）
３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とｐ−フェニレンジアミンとをＮ−メチル−２−ピロリドン中で合成したポリイミド前駆体の２０質量％濃度の溶液を用意し、その中にカーボンブラック（ＳＰＥＣＩＡＬ ＢＬＡＣＫ ４（Ｄｅｇｕｓｓａ社製）を所定量サンドミルで６時間室温で分散させて、カーボンブラック分散ポリイミド前駆体溶液を調製した。このときの粘度は、室温で３８Ｐａ・ｓであった。
【００７３】
得られたポリイミド前駆体溶液を用いて、吐出圧力を０．５ＭＰａとした以外は実施例１と同様に回転塗布をおこなった。ただし、ここでは、図６に示すように、円筒成形管の両端部に、軸方向１５ｍｍ×周方向２０ｍｍのパッチ６９を８箇所、＃６００のサンドペーパーで研磨して作製した円筒成形管６８を用いた。
得られたポリイミド前駆体塗膜は、実施例１と同様に乾燥・加熱イミド化をおこなったが、ポリイミド樹脂皮膜をオーブンから１２０℃で取り出したとき、成形管端部のパッチにイミド樹脂膜が貼り付き、軸方向の収縮が抑制されていた（このとき塗布長に対する収縮率は２．２％だった）。この貼り付き部を厚み５０μｍのポリイミドフィルムを差し込んで剥がした後、室温まで冷却し、ポリイミド樹脂皮膜の幅を３５０ｍｍに揃えた。
作製したポリイミド樹脂ベルトは、実施例１と同様に中間転写ベルトとして用い評価した。その結果を表１に示す。
【００７４】
（実施例４）
実施例１において、ポリイミド前駆体溶液の吐出圧力を０．３ＭＰａ、ノズル１３の口径を４ｍｍ、流量を１０ｍｌ／分、ノズル１３とへら１５の移動速度を５５ｍｍ／分にする以外、実施例１と同様にして中間転写ベルトを作製し、実施例１と同様に評価した。その結果を表１に示す。
【００７５】
（実施例５）
実施例１において、ポリイミド前駆体溶液の吐出圧力を１．５ＭＰａ、ノズル１３の口径を２ｍｍ、流量を１９ｍｌ／分、円筒成形管１の回転数を６０ｒｐｍ、ノズル１３とへら１５の移動速度を９０ｍｍ／分にする以外、実施例１と同様にして中間転写ベルトを作製し、実施例１と同様に評価した。その結果を表１に示す。
【００７６】
（実施例６）
実施例１と同様にポリイミド前駆体溶液を調製した。
一方、内径２３０ｍｍ、長さ４００ｍｍ、のステンレス製円筒成形管を用意し、内表面にシリコーン系離型剤（商品名：ＫＳ７００、信越化学（株）製）を塗布して、３００℃で１時間、焼き付け処理をした。
回転塗布工程として、図２に示すように、円筒成形管１１の軸方向を水平にして、４０ｒｐｍで回転させた。円筒成形管の内部に、ポリイミド前駆体溶液を、容器１４から口径３ｍｍのノズル１５を通して、エア圧０．８ＭＰａにて、１２ｍｌ／分の流量で押し出した。次いで、ノズル１５とブレード１８を６０ｍｍ／分の速度で、矢印１３の方向に移動させて塗布した。なお、塗布の際には、円筒成形管１１の両端に５ｍｍずつの不塗布部分を設けた。
【００７７】
次に、円筒成形管１１の両端部に蓋をし、水平のまま、６００ｒｐｍで２０分間遠心成形をおこなった。
さらに水平のままオーブンに入れ、６ｒｐｍで回転させながら２５０℃まで１℃／分の速度で加熱し、２５０℃に達したところで３０分間保持して、カーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜を形成した。
円筒成形管から外したカーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜の幅を３５０ｍｍに切り揃え、図４に示すタンデム型画像形成装置の中間転写ベルトとし、実施例１と同様に評価した。
【００７８】
（比較例１）
実施例１で得られたポリイミド前駆体溶液を図７に示す装置により円筒成形管に浸漬塗布した。図７は、ポリイミド前駆体溶液の浸漬塗布に用いる装置の一例を示す概略図である。
前記浸漬塗布法は、塗布槽７４に満たされたポリイミド前駆体溶液７３に、円筒成形管７１の外径よりも大きな孔を設けた環状体７６を浮かべ、該孔を通して円筒成形管７１をポリイミド前駆体溶液７３に浸漬し、次いで、引き上げる塗布法である。
円筒成形管７１として、外径２００ｍｍ、長さ４００ｍｍのアルミニウム製円筒体を用意した。かかるアルミニウム製円筒体は、外径２２０ｍｍ、長さ５００ｍｍのアルミニウム製素管を３５０℃で１０分間加熱し、自然に冷却させた後、表面を切削して、外径を３６４．５ｍにし、更に、球形ガラス粒子によるブラスト処理により、表面をＲａ：１．５μｍに粗面化したものである。その円筒成形管７１の表面にシリコーン系離型剤（商品名：ＫＳ７００、信越化学（株）製）を塗布し、３００℃で１時間焼き付け処理を施した。
また、環状体７６として、外径２８０ｍｍ、最小部の内径２０１．２ｍｍ、高さ５０ｍｍのアルミニウム製のものを作製した。内壁は傾斜状である。
【００７９】
円筒成形管７１を内径３５０ｍｍ、高さ５００ｍｍの環状の塗布槽７４に通した。そして、その環状の塗布槽７４にカーボンブラック分散ポリイミド前駆体溶液７３を入れ、環状体７６を配置して、円筒成形管７１を１．０ｍ／分で上昇させ、塗布を行った。これにより、円筒成形管７１の表面には濡れ膜厚が約３８０μｍのポリイミド前駆体塗膜が形成された。
次に、円筒成形管７１を水平にして、６ｒｐｍで回転させながら、１７０℃で６０分間加熱乾燥させた。その後、３６０℃で３０分間加熱して、カーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜を形成した。カーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜の幅を３５０ｍｍに揃え、図４に示すタンデム型画像形成装置の中間転写ベルトとし、実施例１と同様に評価した。その結果を表１に示す。
【００８０】
（比較例２）
比較例１において得られたカーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜を、外径１９６ｍｍ、長さ５００ｍｍ、ブラスト処理によりＲａ１．６μｍに粗面化したアルミニウム製（イミド化用）円筒成形管に載せ替え、縦置きにして、３６０℃で３０分間加熱することによって、ポリイミド樹脂皮膜を得た。得られたカーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜の幅を３５０ｍｍに揃え、図４に示すタンデム型画像形成装置の中間転写ベルトとし、実施例１と同様に評価した。その結果を表１に示す。
【００８１】
【表１】
【００８２】
表１より、本発明のポリイミド無端ベルトを用いた実施例は、高画質であることがわかる。
【００８３】
【発明の効果】
本発明は、ベルト全体の平均的な機械的特性は変化させずに、膜厚や平面度などのベルト寸法に対し高精度を保ったまま、ベルト周方向の引張弾性率を大きくし、更に熱膨張係数、吸水膨張率を小さくすることによって、長期間のランニングや保管によっても変形しない、ポリイミド製無端ベルト、及びその製造方法、並びに長期間安定して高品質の転写画像を得ることができる電子写真方式の画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】平面度の測定方法を説明するための説明図である。
【図２】円筒成形管の内周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する方法の１例を説明するための概略図である。
【図３】円筒成形管の外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する方法の１例を説明するための概略図である。
【図４】本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトを備える画像形成装置の１例を説明するための概略図である。
【図５】本発明のポリイミド製無端ベルトを備える画像形成装置の他の１例の要部を説明するための概略図である。
【図６】両端部にパッチを８箇所設けてある円筒成形管の要部を説明するための概略図である。
【図７】ポリイミド前駆体溶液の浸漬塗布に用いる装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
２ 無端ベルト
４ 平行な軸
６ レーザー変位計
１１ 円筒成形管
１２ 矢印方向
１４ 容器
１５ ノズル
１６ ポリイミド前駆体溶液
１７ 加圧装置
１８ ブレード
２１ 矢印方向
２２ 容器
２３ ノズル
２４ 加圧装置
２５ ブレード
２６ ポリイミド前駆体溶液
２９ 円筒成形管
３１ トナーカートリッジ
３２ 定着ロール
３３ バックアップロール
３４ テンションロール
３５ ２次転写ロール
３６ 用紙経路
３７ 用紙トレイ
３８ レーザー発生装置
３９ 感光体
４０ １次転写ロール
４１ 駆動ロール
４２ 転写クリナー
４３ 帯電ロール
４４ 感光体クリナー
４５ 現像器
４６ 中間転写ベルト
５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｂｋ 電子写真感光体
５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ、５２Ｂｋ コロトロン帯電器
５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ、５３Ｂｋ 露光器
５４Ｙ イエロー現像器
５４Ｍ マゼンタ現像器
５４Ｃ シアン現像器
５４Ｂｋ ブラック現像器
５５Ｙ、５５Ｍ、５５Ｃ、５５Ｂｋ 電子写真感光体クリーナ
５６ 転写搬送ベルト
５７Ｙ、５７Ｍ、５７Ｃ、５７Ｂｋ 転写ロール
５８ 記録紙搬送ロール
５９ 定着器
６０、６１．６２、６３ 支持ロール
６４ ベルト用クリーニング装置
６８ 円筒成形管
６９ パッチ
７１ 円筒成形管
７３ ポリイミド前駆体溶液
７４ 塗布槽
７６ 環状体
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等電子写真方式を用いる画像形成装置における中間転写部材、転写搬送部材、転写定着部材等に用いられるポリイミド製無端ベルト及びその製造方法、並びに該ポリイミド製無端ベルトを備える画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を応用した画像形成装置では、先ず無機又は有機光導電性感光体からなる潜像担持体上に一様な電荷を形成し、画像信号を変調したレーザーや発光ダイオード光等で静電潜像を形成した後、帯電したトナーで前記静電潜像を現像して可視化したトナー像とする。そして、前記トナー像を中間転写体を介して、あるいは直接記録紙やＯＨＰ等の転写材に静電的に転写して、さらにこれを加熱や加圧することによって転写材に定着させることによって、所要の再生画像を得る。
【０００３】
前記画像形成装置に用いられる中間転写部材や転写搬送部材の材料としては、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリアルキレンフタレート、ＰＣ／ポリアルキレンフタレート（ＰＡＴ）のブレンド材料、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等の熱可塑性樹脂からなる半導電性の無端ベルト等が提案されている。
また、機械的特性及び熱特性等に優れたポリイミド樹脂を主成分とし、カーボンブラックを導電性微粉末として分散させた中間転写体が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。
【０００４】
さらに、近年、この中間転写体を直接または間接的に加熱することで転写材への転写と同時に定着をおこなわせる転写定着方式が提案されているが、このような方式にとっては、高い機械的強度と耐熱性を併せ持つポリイミド樹脂が非常に適しているといえる（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
一方、このような転写ベルトや転写定着ベルトを前記画像形成装置において使用する場合、主としてベルトの軸と垂直な方向（周方向）に応力がかかることが多い。このベルト周方向への応力に対しベルトの周長が伸びてしまうと転写像が歪み、また正常な駆動を得られなくなる。また、一般のオフィスなどにおいて、夜間、複写機やプリンターなど画像形成装置の停止時に空調が切られることはごく一般的であるが、ベルトが駆動していない状態で周方向に張力がかかったまま温度や湿度が変化すると、ベルト周方向の熱線膨張係数や吸湿膨張係数が大きい場合には、ベルトが部分的に変形してしまい（ベルトにうねりが生じる）、画質欠陥を引き起こしてしまう。このことから、転写部材や転写定着部材においては、ベルト周方向への引張引張弾性率が大きく、伸び率が小さいことが望まれている。
【０００６】
また、画像形成装置において使用される転写ベルトや転写定着ベルトにおいては、使用中の伸びだけでなく、画像形成装置に組み込まれた初期状態でベルト全体にうねりのないもの（平面度のよいもの）が望まれている。すなわち、実際に中間転写ベルトや転写搬送ベルト、あるいは転写定着ベルトを画像形成装置において使用する場合、ベルトは駆動ロールや支持ロールなどにより、強い張力が掛けられた状態で架張される。このとき、ベルトの転写面が平坦であることが必要であり、ベルトにうねりがあると転写像を歪めたり、ベルト周速差による色ずれを発生させたり、用紙と転写搬送ベルトとの密着性を弱めたりして画質を劣化させてしまう。
【０００７】
一般的に、引張弾性率が大きいあるいは膨張率が小さいポリイミドは表面硬度が大きく、全体的な引張引張弾性率を小さくしようとすると、表面が硬すぎて接触する感光体表面を傷つけたり、スムースな駆動ができなくなる。このため、ベルト全体の平均的な引張弾性率や膨張率を変化させずに、ベルト周方向の引張弾性率や膨張率のみを特異的に制御することが求められていた。
【０００８】
ベルトの機械的な特性値の異方性について、ポリイミド分子の分子鎖の分子配向を利用した例として、ポリイミドベルトをイミド化・成形して得た後、周方向への延伸処理をおこなうことで、ベルトの軸と平行な方向への破断を抑制しようとする発明が提案されている。しかしながら、このようにいったん成形されたポリイミドベルトを後工程によって延伸する手法は、延伸処理後のベルト樹脂の応力緩和現象によって延伸処理の効果が緩和されてしまう点、さらにこの後工程に要するコストが余分に発生する点で好ましくない（例えば、特許文献４参照。）。
【０００９】
また、成形・乾燥後のポリイミド前駆体をイミド転化用成形型に載せ換えた後、イミド化に伴う体積収縮率を周方向より軸方向を大きくさせることによって軸方向の引裂伝播強度を周方向より大きくしようとする発明が提案されている。しかしながら、このようにイミド化時に軸方向の収縮率を大きくしたベルトは、周方向への収縮が規制されていることから、軸方向の収縮率を均等にしにくい欠点がある。すなわち、軸方向の両端部は収縮が大きく、中央付近は収縮が小さくなりやすい。その結果、軸方向での膜厚および抵抗が不均一で、具体的には中央部分が薄く両端部が厚い、また中央部の表面抵抗が両端部より高いベルトになりやすい。
更に、塗布・乾燥用の成形型とイミド転化用の成形型を必ず用意し、ベルト製造中にポリイミド前駆体皮膜を載せ替えなければならない。このポリイミド前駆体皮膜のイミド転化用成形型への載せ替えによって、ベルト全体にうねりが生じやすくなる。そして、そのうねりはベルトが大径化するほど発生しやすくなってしまう。
【００１０】
近年、画像形成装置の高速化に伴い、各色毎の現像器を備えた複数の感光体を備えたタンデム式カラー画像形成装置が多く開発されているが、イミド化時に軸方向の収縮率を大きくしたベルトは、タンデム式カラー画像形成装置においては、中間転写方式あるいは転写搬送方式のどちらの方式を用いても、転写ベルトは大径化する必要があり、大径化してもうねりの少ないベルトが望まれている。この点において、イミド化時に軸方向の収縮率を大きくしたベルトは、タンデム式カラー画像形成装置の転写ベルトに用いることが可能な大きさで、かつ、高画質を得るために必要なうねりを抑えたベルトは作製できない。さらに、ポリイミド前駆体皮膜のイミド転化用成形型への載せ替えを必須としている点は、ベルト製造コストが余分に発生する点で好ましくない（例えば、特許文献５参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特許２５６０７２７号明細書
【特許文献２】
特開平５−７７２５２号公報
【特許文献３】
特開平６−２５８９６０号公報
【特許文献４】
特開平１０−２７８１０９号公報
【特許文献５】
特開２００２−２４００６３号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来技術における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明の目的は、ベルト全体の平均的な機械的特性は変化させずに、膜厚や平面度などのベルト寸法に対し高精度を保ったまま、ベルト周方向の引張弾性率を大きくし、更に熱膨張係数、吸水膨張率を小さくすることによって、長期間のランニングや保管によっても変形しない、ポリイミド製無端ベルト、及びその製造方法、並びに長期間安定して高品質の転写画像を得ることができる電子写真方式の画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、以下の本発明により達成される。
即ち、本発明は、
＜１＞ 周方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率が、幅方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率の１０５〜２００％の範囲にあり、かつ、ベルト内に２本の平行な軸を４ｋｇの荷重で張架したときの平面度が５ｍｍ以下であることを特徴とするポリイミド製無端ベルトである。
【００１４】
＜２＞ 少なくとも、ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出させながら、回転する円筒成形管の回転軸方向に移動させることによって、円筒成形管の内周面又は外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する回転塗布工程を経ることにより得られることを特徴とする＜１＞に記載のポリイミド製無端ベルトである。
＜３＞ 前記平面度が２ｍｍ以下であることを特徴とする＜１＞又は＜２＞に記載のポリイミド製無端ベルトである。
【００１５】
＜４＞ 周方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率が、幅方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率の１１０〜１５０％の範囲にあることを特徴とする＜１＞〜＜３＞の何れか１つに記載のポリイミド製無端ベルトである。
＜５＞ 幅方向における膜厚の変位が、平均膜厚に対し、１０％以下であることを特徴とする＜１＞〜＜４＞の何れか１つに記載のポリイミド製無端ベルトである。
【００１６】
＜６＞ 周方向の熱線膨張率が、幅方向の熱線膨張率の９０％以下であることを特徴とする＜１＞〜＜５＞の何れか１つに記載のポリイミド製無端ベルトである。
＜７＞ 周方向の吸水膨張率が、幅方向の吸水膨張率の９０％以下であることを特徴とする＜１＞〜＜６＞の何れか１つに記載のポリイミド製無端ベルトである。
【００１７】
＜８＞ 電子写真方式の画像形成装置に用いられる中間転写ベルトであることを特徴とする＜１＞〜＜７＞の何れか１つに記載のポリイミド製無端ベルトである。
＜９＞ 電子写真方式の画像形成装置に用いられる転写搬送ベルトであることを特徴とする＜１＞〜＜８＞の何れか１つに記載のポリイミド製無端ベルトである。
【００１８】
＜１０＞ 電子写真方式の画像形成装置に用いられる転写定着ベルトであることを特徴とする＜１＞〜＜９＞の何れか１つに記載のポリイミド製無端ベルトである。
＜１１＞ ＜８＞〜＜１０＞の何れか１つに記載のポリイミド製無端ベルトを、少なくとも１種類以上備えることを特徴とする電子写真方式の画像形成装置である。
【００１９】
＜１２＞ 円筒成形管の内周面又は外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布してポリイミド前駆体塗膜を形成するポリイミド前駆体塗膜形成工程と、該ポリイミド前駆体塗膜をイミド転化してポリイミド皮膜を形成するポリイミド皮膜形成工程と、を有するポリイミド製無端ベルトの製造方法であって、前記ポリイミド前駆体塗膜形成工程が、ポリイミド前駆体溶液を、ノズルから吐出させながら、回転する円筒成形管の回転軸方向に移動させることによって、円筒成形管の内周面又は外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する回転塗布工程を少なくとも有することを特徴とするポリイミド製無端ベルトの製造方法である。
【００２０】
＜１３＞ 前記ポリイミド前駆体塗膜形成工程が、前記ポリイミド前駆体溶液の円筒成形管の内周面又は外周面への塗布と同時又は塗布終了後に、前記円筒成形管の内周面または外周面に塗布されたポリイミド前駆体溶液の表面をブレードで擦りながら前記円筒成形管を回転させることにより、前記ポリイミド前駆体溶液の表面に周方向のせん断力をかける工程を、更に有することを特徴とする＜１２＞に記載のポリイミド製無端ベルトの製造方法である。
【００２１】
＜１４＞ 前記ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出させるときの圧力が、０．３ＭＰａ〜３ＭＰａであることを特徴とする＜１２＞又は＜１３＞に記載のポリイミド製無端ベルトの製造方法である。
＜１５＞ ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出させるときの圧力が、０．５ＭＰａ〜１ＭＰａであることを特徴とする＜１２＞〜＜１４＞の何れか１つに記載のポリイミド製無端ベルトの製造方法である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明のポリイミド製無端ベルトは、周方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率が、幅方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率の１０５〜２００％の範囲にあり、かつ、ベルト内に２本の平行な軸を４ｋｇの荷重で張架したときの平面度（以下、単に「平面度」という。）が５ｍｍ以下であることを特徴とする。
ここで、前記ＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率の測定は、ダンベル３号の打ち抜き試験片（幅５ｍｍ）を作製し、引張速度２０ｍｍ／ｍｉｎで行うもので、例えば、最大５００Ｎ（５０ｋｇｆ）が測定可能なロードセルを装着したアイコーエンジニアリング社製ＭＯＤＥＬ−１６０５Ｎを用いて測定することができる。
【００２３】
一方、本発明における平面度の測定方法については、図１を用いて説明する。図１は平面度の測定方法を説明するための説明図である。図１に示すように本発明における平面度の測定は、無端ベルト２を２本の平行な軸４（Φ２８ｍｍ）で４ｋｇの荷重で張架し、そのときの無端ベルト表面をレーザー変位計６（キーエンス社製ＬＫ−０３０）で、幅方向の端部から端部までの全幅に亘って計測したものである。このとき、張架している軸と対になっている軸の中心から２００ｍｍの位置を、軸に平行に、前記レーザー変位計６で計測する。そして、変位量の最大値と最小値の差分を平面度とする。
【００２４】
本発明のポリイミド製無端ベルトは、周方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率が、幅方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率の１０５〜２００％の範囲にあることを必須とし、１１０〜１５０％の範囲にあることが好ましく、１１０〜１２０の範囲にあることがより好ましい。前記、周方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率が、幅方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率の１０５％未満であると、ベルト全体の平均的な引張弾性率や膨張率を変化させずに、ベルト周方向の引張弾性率を高め、歪みのない転写像を得るという目的を達成することができなくなってしまう。一方、２００％を超えると、ベルト幅方向の強度を失ってしまい、長期間の使用でベルトが破断するなど、実使用に耐えられないものとなってしまう。
【００２５】
また、本発明における平面度は、５ｍｍ以下であることを必須とし、２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましい。前記平面度が５ｍｍを超えると、転写像に歪みを生じたり、画像形成装置稼動中に装置内の他の部品に接触してしまいベルト破損の原因となってしまう。
【００２６】
本発明のポリイミド製無端ベルトの厚さは、その使用目的に応じて適宜決定しうるが、一般的には強度や柔軟性等の機械的特性より、２０〜２００μｍ程度が好ましく、特に好ましくは５０〜１００μｍである。
前記ポリイミド製無端ベルトの膜厚の測定は、渦電流方式のフィルム膜厚測定器（（株）フィッシャー・インストルメンツ製イソスコープＭＰ３０、プローブ：ＥＡＴ３．３）を用いておこなった。ベルトの軸方向・円周方向ともに３０ｍｍ毎に測定ポイントを置き、全点の平均値をベルトの平均膜厚とした。また、ベルト軸方向の１測定ポイント列において膜厚の最大値と最小値の差を軸方向の変位とし、全ての軸方向の変位の中で最大のものを、該ベルトを代表する軸方向の膜厚変位とした。
【００２７】
本発明のポリイミド製無端ベルトは、幅方向における膜厚の変位が平均膜厚に対し、１０％以下であることが好ましく、８％以下であることがより好ましく、７％以下であることが更に好ましい。前記幅方向における膜厚の変位が、平均膜厚に対し１０％を超えると、転写像に濃度ムラが生じたり、タンデム式画像形成装置の場合には色ズレを生じさせてしまう場合がある。
【００２８】
本発明のポリイミド製無端ベルトは、周方向の熱線膨張率が幅方向の熱線膨張率の９０％以下であることが好ましく、８０％以下であることがより好ましい。前記周方向の熱線膨張率が幅方向の熱線膨張率の９０％を超えると、気温の変化などによりベルトに部分的な変形が生じてしまい、画像欠陥を生じさせてしまう場合がある。
【００２９】
本発明のポリイミド製無端ベルトは、周方向の吸水膨張率が幅方向の吸水膨張率の９０％以下であることが好ましく、８０％以下であることがより好ましい。前記周方向の吸水膨張率が幅方向の吸水膨張率の９０％を超えると、湿度の変化などによりベルトに部分的な変形が生じてしまい、画像欠陥を生じさせてしまう場合がある。
【００３０】
前記周方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率が、幅方向のＪＩＳＫ７１６１に規定される引張弾性率を１０５〜２００％の範囲にしたまま、ベルト内に２本の平行な軸を４ｋｇの荷重で張架したときの平面度を５ｍｍ以下にする手段としては、本発明のポリイミド製無端ベルト製造工程において、ポリイミド前駆体溶液のイミド転化反応時の変形をできるだけ小さくするとともに、本発明のポリイミド製無端ベルト内のポリイミド分子鎖を周方向に配向させることにより達成される。また、幅方向における膜厚の変位、周方向の熱線膨張率、及び周方向の吸水膨張率も本発明のポリイミド製無端ベルト製造工程において、ポリイミド前駆体溶液のイミド転化反応時の変形（特に軸方向）をできるだけ小さくするとともに、本発明のポリイミド製無端ベルト内のポリイミド分子鎖を周方向に配向させることにより達成される。
上述の本発明のポリイミド製無端ベルトの周方向への配向させる方法としては、後述するポリイミド製無端ベルトの製造方法における、ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出させながら、回転する円筒成形管の回転軸方向に移動させることによって、円筒成形管の内周面又は外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する塗布工程を経る方法が挙げられる。
【００３１】
以下、ポリイミド製無端ベルトの製造方法について説明する。
ポリイミド製無端ベルトの製造方法は、円筒成形管の内周面又は外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布してポリイミド前駆体塗膜を形成するポリイミド前駆体塗膜形成工程と、該ポリイミド前駆体塗膜イミド転化してポリイミド皮膜を形成するポリイミド皮膜形成工程とを有し、前記ポリイミド前駆体塗膜形成工程が、ポリイミド前駆体溶液を、ノズルから吐出させながら、回転する円筒成形管の回転軸方向に移動させることによって、円筒成形管の内周面又は外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する回転塗布工程を少なくとも有することを特徴とする。
【００３２】
本発明の無端ベルトはポリイミド樹脂を主成分とするポリイミド製無端ベルトである。ポリイミド樹脂は、高引張弾性率材料であることから、駆動時に、支持ロール、クリーニングブレード等の応力による変形が少ないので、色ズレ等の画像欠陥が生じにくい。ポリイミド樹脂は、ポリイミド前駆体を加熱によるイミド化反応させることによって得られる。
前記ポリイミド前駆体は、通常、略等モルのテトラカルボン酸二無水物或いはその誘導体と、ジアミンとを溶媒中で重合反応させてポリアミド酸溶液として得られる。
【００３３】
前記テトラカルボン酸二無水物としては特に制限はなく、具体的には、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，３’，４−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，２‘−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン酸二無水物、ペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、エチレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
【００３４】
一方、前記ジアミンの具体例としては、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジクロロベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３’−ジアミノジフェニルスルフォン、１，５−ジアミノナフタレン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、３，３’−ジメチル４，４’−ビフェニルジアミン、ベンジジン、３，３’−ジメチルベンジジン、３，３’−ジメトキシベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフォン、４，４’−ジアミノジフェニルプロパン、２，４−ビス（β−アミノ第三ブチル）トルエン、ビス（ｐ−β−アミノ−第三ブチルフェニル）エーテル、ビス（ｐ−β−メチル−δ−アミノフェニル）ベンゼン、ビス−ｐ−（１，１−ジメチル−５−アミノ−ベンチル）ベンゼン、１−イソプロピル−２，４−ｍ−フェニレンジアミン、ｍ−キシリレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミン、ジ（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ジアミノプロピルテトラメチレン、３−メチルヘプタメチレンジアミン、４，４−ジメチルヘプタメチレンジアミン、２，１１−ジアミノドデカン、１，２−ビス−３−アミノプロボキシエタン、２，２−ジメチルプロピレンジアミン、３−メトキシヘキサメチレンジアミン、２，５−ジメチルヘプタメチレンジアミン、３−メチルヘプタメチレンジアミン、５−メチルノナメチレンジアミン、２，１７−ジアミノエイコサデカン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、１，１０−ジアミノ−１，１０−ジメチルデカン、１２−ジアミノオクタデカン、２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、ピペラジン、Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｏ（ＣＨ２）２Ｏ（ＣＨ２）ＮＨ２、Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｓ（ＣＨ２）３ＮＨ２、Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｎ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）３ＮＨ２等が挙げられる。
【００３５】
前記テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを重合反応させる際の溶媒としては、溶解性等の点より極性溶媒が好適に挙げられる。極性溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミド類が好ましく、具体的には、これの低分子量のものであるＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルトリアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ピリジン、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホン等が挙げられる。これらは単数または複数併用することができる。
【００３６】
本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトは、ポリイミド樹脂中に無機あるいは有機の導電性フィラーを含有することができる。導電性物質としては、例えば、カーボンブラック、カーボンブラックを造粒したカーボンビーズ、カーボンファイバー、グラファイト等の炭素系物質、銅、銀、アルミニウム等の金属又は合金、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、ＳｎＯ２−Ｉｎ２Ｏ３複合酸化物等の導電性金属酸化物、チタン酸カリウム等の導電性ウィスカー等が挙げられる。これらはポリイミド前駆体溶液に直接分散させてもよいし、ポリイミド前駆体の重合時に予め溶剤中に分散させておく方法を用いてもよい。また、分散の方法としては特に制限されることはなく、例えば、ボールミルや超音波等で分散させる方法がある。
【００３７】
上述のように作製したポリイミド前駆体溶液は、ポリイミド前駆体の濃度が１０〜３５質量％であることが好ましい。また、前記ポリイミド前駆体溶液の粘度は、１０〜１０００Ｐａ・ｓであることが好ましく、３０〜５００Ｐａ・ｓであることがより好ましい。前記前記ポリイミド前駆体溶液の粘度が、１０Ｐａ・ｓ未満、或いは１０００Ｐａ・ｓを超えると、後述する前記ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出されるときの圧力が、好ましい範囲とならず、結果として周方向への配向がなされない場合がある。
【００３８】
本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトの製造方法は、ポリイミド前駆体塗膜形成工程において、前記ポリイミド前駆体溶液を、ノズルから吐出させながら、回転する円筒成形管の回転軸方向に移動させることによって、円筒成形管の内周面または外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する。ポリイミド前駆体溶液がノズルから吐出されるときに受ける圧力が、ポリイミド前駆体分子を配向させ、そのまま円筒成形管の円周方向に塗布することで、結果的に、ポリイミド分子が周方向に配向したベルトとなり、本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトが得られる。
前記ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出されるときの圧力は、０．３ＭＰａ〜３ＭＰａであることが好ましく、０．５ＭＰａ〜１ＭＰａであることがより好ましい。前記ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出されるときの圧力が、０．３ＭＰａ未満であると、得られるポリイミド製無端ベルトの分子配向を十分に得ることができない場合がある。
一方、前記ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出されるときの圧力が、３ＭＰａを超えると、ノズルからポリイミド前駆体溶液を安定した速度で吐出できない場合がある。
更に、ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出されるときの圧力が０．５ＭＰａ〜１ＭＰａであると、気泡等の巻き込みがより一層少なくなり、膜厚もより均一となり、得られるベルトの周方向の強度と伸び難さがより一層増す。
【００３９】
前記ノズルの形状は、特に制約はなく、円形や矩形など適時使用できる。また、その大きさも特に制約はなく、吐出されるポリイミド前駆体溶液の粘度との組み合わせによって、適正な吐出圧力となるように設計することが可能である。
【００４０】
前記円筒成形管の内周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する方法の１例を図２を用いて説明する。図２は円筒成形管の内周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する方法の１例を説明するための概略図である。
図２において、円筒成形管１１を矢印方向１２に回転させながら、ポリイミド前駆体溶液１６を容器１４から、ノズル１５を通して流下させる。このとき加圧装置１７によってポリイミド前駆体溶液に吐出圧力が掛けられる。加圧装置１７の方式には特に制限はないが、本発明の意図する目的を達成するために、所定粘度のポリイミド前駆体溶液に対し、所望の吐出圧力を設定できるものが必要である。具体的には、圧縮空気や高粘度液対応のモーノポンプ等が用いられる。
【００４１】
ノズル１５は、容器１４に取り付けてもよいが、両者を離して管で連結し、容器１４を別置きに固定してもよい。また、ノズル１５の吐出口の大きさ・形状にも制限はなく、所定粘度のポリイミド前駆体溶液１６を所定圧力のもとで、所定速度で吐出できるものとする。ノズル１５はポリイミド前駆体溶液１６を吐出しながら矢印１３の方向に進み、らせん状の塗布をおこなう。ノズル１５と円筒成形管１１の距離は任意でよく、０．５ｍｍ〜１００ｍｍ程度が好ましい。
【００４２】
このように円筒成形管の内周面にポリイミド前駆体溶液を塗布した場合は、円筒成形管１１を高速回転させる遠心成形法によって塗膜の膜厚を平坦化させることが可能である。
また、高速回転させなくても、ポリイミド分子をさらに円周方向に配向させる目的を兼ねて、ブレード１８で、塗布されたポリイミド前駆体溶液１６の表面を円周方向に擦りながらせん断力を与え、膜厚を平坦化させる方法も好ましく用いられる。ブレード１８を通過した直後は筋が残ることがあるが、円筒成形管１１を回転させ続けると、液の流動性により、筋は時間と共に消滅する。ノズル１５とブレード１８は連動させて塗布することもできる。
ブレード１８は、ポリイミド前駆体溶液に侵されない材料、ポリエチレンやフッソ樹脂等のプラスチック、または、真鍮やステンレス等の金属の薄い板から成り、弾力性を有するもので形成されることが好ましい。更に好ましくは、これを幅１０〜５０ｍｍに成形し、軽く円筒成形管１１内周に押し当てる。
【００４３】
また、前記円筒成形管の外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する方法の１例を図３を用いて説明する。図３は円筒成形管の外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する方法の１例を説明するための概略図である。図３において、円筒成形管２９を矢印方向２１に回転させながら、ポリイミド前駆体溶液２６を容器２２から、ノズル２３を通して、流下させる。このとき加圧装置２４によってポリイミド前駆体溶液に吐出圧力が掛けられる点は、前記円筒成形管の内周面に塗布する方法と同様である。流下したポリイミド前駆体溶液２６は、ブレード２５により平坦化されることが好ましい。ブレード２５は、ポリイミド前駆体溶液に侵されない材料、例えば、ポリエチレンやフッソ樹脂等のプラスチック、または、真鍮やステンレス等の金属の薄い板から成り、弾力性を有するもので形成されることがこのましい。更に好ましくは、これを幅１０〜５０ｍｍに成形し、軽く円筒成形管２９外周に押し当てる。ポリイミド前駆体溶液が通過すれば、ブレード２５は円筒成形管２９からある隙間をもって離れ、その際にポリイミド前駆体溶液を押し広げるのである。このとき、ポリイミド前駆体溶液に円周方向へせん断力が掛かり、ポリイミド前駆体分子を円周方向にさらに配向させることを助ける。
【００４４】
円筒成形管１１又は２９の材質は、アルミニウムや、ニッケル、ステンレス鋼等の金属が好ましい。円筒成形管の表面（内周面または外周面）は、クロムやニッケルでメッキしたり、フッ素樹脂やシリコーン樹脂で被覆してもよい。
円筒成形管１１又は２９の表面（内周面または外周面）は、後述するポリイミド樹脂皮膜形成工程において、溶剤あるいは加熱反応時に樹脂から発生する水の蒸気が、円筒成形管とポリイミド樹脂皮膜の間にできるわずかな隙間を通って外部に出やすいように、ブラストにより粗面化させてやることができる。
更に、ブラスト処理後の芯体表面には、ポリイミド樹脂が接着しないよう、離型剤を塗布することが好ましい。離型剤の種類に制限はないが、ポリイミド前駆体溶液に侵されないものである必要がある。
【００４５】
前記ポリイミド樹脂皮膜形成工程においては、ポリイミド樹脂の種類によって異なるものの好ましくは３００℃から４５０℃で、２０〜６０分間、ポリイミド前駆体塗膜を加熱反応させることでポリイミド樹脂皮膜を形成することができる。加熱反応の際、溶剤が残留したままイミド化反応を進めると、ポリイミド樹脂皮膜に膨れが生じることがあるため、急激な加熱は避けることが好ましく、具体的には、最終温度に達する前に、一旦１５０〜２００℃の温度で３０〜６０分間加熱乾燥して残留溶剤を除去し、続けて、温度を段階的、又は一定速度で上昇させて、加熱してポリイミド樹脂皮膜を形成することが好ましい。
【００４６】
このように製造したポリイミド製無端ベルトは、膜厚や平面度などの寸法精度に優れ、ポリイミド分子が周方向に配向することによって、周方向への応力に対して伸びにくい性質を有するポリイミド樹脂無端ベルトとなる。
【００４７】
本発明のポリイミド製無端ベルトは、膜厚精度および平面度が良好で、かつ変形しにくいため、後述するように電子写真方式の画像形成装置、特にタンデム式の画像形成装置に好適に用いることができる。前記タンデム式画像形成装置は、従来から知られている転写ドラム方式や４サイクル転写方式のように、各色毎に潜像形成・現像・転写・除電・クリーニングを繰り返すことがなく、複数の像担持体が配置したものであるため、格段に画像形成速度が向上するというメリットがある。このとき、本発明の無端ベルトを中間転写ベルトあるいは転写搬送ベルトとして用いると、その平面度及び厚み精度が良好であるため、良好な画像を得ることができる。
【００４８】
また、本発明における無端ベルトを定着体として使用する場合には、表面に付着するトナーの剥離性向上のため、ベルト表面に非粘着性の樹脂皮膜を形成することが有効である。その非粘着性の樹脂皮膜の材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、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（ＦＥＰ）等のフッ素系樹脂が好ましい。また、非粘着性の樹脂皮膜には、耐久性や静電オフセットの向上、オイルとの親和性、などのために、カーボン粉末や、硫酸バリウム等の無機化合物粉体が分散されていてもよい。
【００４９】
フッ素系樹脂皮膜を形成するには、その水分散液を無端ベルトの表面に塗布して焼き付け処理する方法が好ましい。ベルト表面にフッ素系樹脂皮膜を形成するには、加熱してポリイミド皮膜を円筒芯体の表面に形成してから、塗布してもよいが、ＰＩ前駆体溶液を塗布して溶剤を乾燥させてから、フッ素系樹脂分散液を塗布し、その後に加熱してイミド転化完結反応とフッ素系樹脂皮膜の焼成処理を同時に行ってもよい。この場合、フッ素系樹脂皮膜の密着性が強固になることもある。
無端ベルトを定着体として使用する場合、その厚さとしては２０〜２５０μｍの範囲であることが好ましく、フッ素系樹脂皮膜の厚さは１０〜５０μｍの範囲が好ましい。
【００５０】
本発明の画像形成装置は、本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトを少なくとも１種類以上備えることを特徴とする電子写真方式の画像形成装置である。
前記本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトを中間転写ベルト、転写搬送ベルトあるいは転写定着ベルトとして備えることで、高画質の転写画像を得ることができる。
前記本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトを中間転写ベルトとして備える画像形成装置の１例（タンデム式）を図４を用いて説明する。図４は本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトを備える画像形成装置の１例を説明するための概略図である。
【００５１】
図４に示す画像形成装置は、前記本発明の中間転写ベルトを備え、例えば、４色（ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン）の現像器４５を備えた各色毎の感光体３が中間転写ベルト４６に配置したタンデム式カラー画像形成装置に適用できる。前記本発明のポリイミド樹脂製無端ベルト中間転写ベルトとして備えることで、高画質の転写画像を得ることができる。具体的には、感光体３９表面を均一に帯電する帯電ロール４３（帯電装置）、感光体３９表面を露光し静電潜像を形成するレーザー発生装置３８（露光装置）、感光体３９表面に形成された潜像を現像剤を用いて現像し、トナー像を形成する現像器４５（現像装置）、感光体に付着したトナーやゴミ等を除去する感光体クリナー４４（クリーニング装置）、被転写材上のトナー像を定着する定着する定着ロール３２等必要に応じて公知の方法で任意に備えることができる。
【００５２】
像担持体としては、従来公知のものを用いることができ、その感光層としては、有機系、アモルファスシリコン等公知のものを用いることができる。前期像担持体が円筒状の場合は、アルミニウム又はアルミニウム合金を押出し成型後、表面加工する等の公知の製法により得られる。またベルト状の前記像担持体を用いることも可能である。
【００５３】
帯電手段としては、特に制限はなく、例えば、導電性又は半導電性のローラ、ブラシ、フィルム、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のそれ自体公知の帯電器が挙げられる。これらの中でも、帯電補償能力に優れる点で接触型帯電器が好ましい。前記帯電手段は、前記電子写真感光体に対し、通常、直流電流を印加するが、交流電流をさらに重畳させて印加してもよい。
【００５４】
露光手段としては、特に制限はなく、例えば、前記電子写真感光体表面に、半導体レーザ光、ＬＥＤ光、液晶シャッタ光等の光源、或いはこれらの光源からポリゴンミラーを介して所望の像様に露光できる光学系機器等が挙げられる。
【００５５】
現像手段としては、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、一成分系現像剤又は二成分系現像剤をブラシ、ローラ等を用い接触或いは非接触させて現像する公知の現像器等が挙げられる。
【００５６】
第一転写手段としては、例えば、ベルト、ローラ、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触型転写帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン転写帯電器やコロトロン転写帯電器等のそれ自体公知の転写帯電器が挙げられる。これらの中でも、転写帯電補償能力に優れる点で接触型転写帯電器が好ましい。なお、本発明においては、前記転写帯電器の他、剥離帯電器等を併用することもできる。
【００５７】
転写方式として中間転写方式を採用した場合、第二転写手段としては、前記第一転写手段として例示した転写ローラ等の接触型転写帯電器、スコロトロン転写帯電器やコロトロン転写帯電器等が挙げられる。これらの中でも、前記第一転写手段と同様に接触型転写帯電器が好ましい。転写ローラ等の接触型転写帯電器により強く押圧するようにすると、画像の転写状態を良好な状態に維持させることができる。また、中間転写体を案内するローラの位置で転写ローラ等の接触型転写帯電器を押圧すると、中間転写体から被転写体に対してトナー像を移転させる作用を良好な状態で行うことが可能になる。
【００５８】
光除電手段としては、例えば、タングステンランプ、ＬＥＤ等が挙げられ、該光除電プロセスに用いる光質としては、例えば、タングステンランプ等の白色光、ＬＥＤ光等の赤色光等が挙げられる。該光除電プロセスにおける照射光強度としては、通常、電子写真感光体の半減露光感度を示す光量の数倍乃至３０倍程度になるよう出力設定される。
【００５９】
クリーニング手段としては、特に制限はなく、それ自体公知のクリーニング装置等を用いればよい。
定着手段としては、特に制限はなく、それ自体公知の定着器、例えば熱ローラ定着器、オーブン定着器等が挙げられる。
【００６０】
前記本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトを転写搬送ベルトとして備える画像形成装置の１例（タンデム式）を図５を用いて説明する。図５は本発明のポリイミド製無端ベルトを備える画像形成装置の他の１例の要部を説明するための概略図である。
図５に示す画像形成装置は、複写機、レーザービームプリンター等として使用できるものである。図５に示す画像形成装置は、ユニットＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋと、記録紙（被転写体）搬送用ベルト５６と、転写ロール５７Ｙ、５７Ｍ、５７Ｃ、５７Ｂｋと、記録紙搬送ロール５８と、定着器５９とを備えている。転写搬送ベルト５６として、前記本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトを備える。転写搬送ベルト５６として、本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトを備えることにより、高画質の転写画像を得ることができる。
【００６１】
ユニットＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、矢印の方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転可能にそれぞれ電子写真感光体５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｂｋ（図示ないが、電子写真感光体にはフランジが固定されている。）が備えらる。電子写真感光体５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｂｋの周囲には、コロトロン帯電器５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ、５２Ｂｋと、露光器５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ、５３Ｂｋと、各色現像器（イエロー現像器５４Ｙ、マゼンタ現像器５４Ｍ、シアン現像器５４Ｃ、ブラック現像器５４Ｂｋ）と、電子写真感光体クリーナー５５Ｙ、５５Ｍ、５５Ｃ、５５Ｂｋとがそれぞれ配置されている。
【００６２】
ユニットＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、転写搬送ベルト５６に対して４つ並列に、ユニットＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの順に配置されているが、ユニットＢｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍの順等、画像形成方法に合わせて適当な順序を設定することができる。
【００６３】
転写搬送ベルト５６は、支持ロール６０、６１、６２、６３によって、矢印の反時計方向に電子写真感光体５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｂｋと同じ周速度をもって回転可能になっており、支持ロール６２、６３の中間に位置するその一部が電子写真感光体５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｂｋとそれぞれ接するように配置されている。転写搬送ベルト５６は、ベルト用クリーニング装置６４が備えられている。
【００６４】
以上、本発明のポリイミド製無端ベルトを中間転写ベルトあるいは転写搬送ベルトとして用いた場合について説明したが、本発明のポリイミド製無端ベルトを転写定着ベルトとして用いても、同様の効果が得られる。
【００６５】
【実施例】
（実施例１）
３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と４，４’−ジアミノジフェニルエーテルとを、Ｎ−メチル−２−ピロリドン中で合成したポリイミド前駆体の２０質量％濃度の溶液を用意し、その中にカーボンブラック（ＳＰＥＣＩＡＬ ＢＬＡＣＫ ４（Ｄｅｇｕｓｓａ社製）を所定量添加し、サンドミルで６時間室温で分散させた。このカーボンブラック分散ポリイミド前駆体溶液の粘度は、室温で４５Ｐａ・ｓであった。
一方、外径２００ｍｍ、長さ４００ｍｍ、ブラスト処理によりＲａ０．８μｍに粗面化したアルミニウム製円筒成形管を用意し、外表面にシリコーン系離型剤（商品名：ＫＳ７００、信越化学（株）製）を塗布して、３００℃で１時間、焼き付け処理をした。
【００６６】
更に、回転塗布工程として、図３に示すように、円筒成形管２９の軸方向を水平にして、４０ｒｐｍで回転させた。ブレード２５は幅２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのポリエチレンからなり、弾力性を有している。これを円筒成形管２９に押し付け、ポリイミド前駆体溶液２６は、容器１２から口径３ｍｍのノズル２３を通して、エア圧０．８ＭＰａにて、１２ｍｌ／分の流量で押し出した。ポリイミド前駆体溶液がブレード２５を通過する際、ブレード２５が押し広げられ、ブレード２５と円筒成形管２９の間には隙間ができた。次いで、ノズル２３とブレード２５を６０ｍｍ／分の速度で、矢印２１の方向に移動させて塗布した。この条件で、円筒成形管２１ １回転あたり、ノズル２３とブレード２５は１．５ｍｍずつ移動する。なお、塗布の際には、円筒成形管２９の両端に５ｍｍずつの不塗布部分を設けた。
【００６７】
次に、ポリイミド前駆体溶液２６が塗布された円筒成形管２９を水平のまま、６ｒｐｍで回転させながら、１７０℃で６０分間加熱乾燥させた。その後、３６０℃で３０分間加熱して、カーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜を形成した。（ポリイミド前駆体溶液の軸方向塗布長と、出来上がったポリイミド樹脂皮膜の軸方向長から求められる収縮率は１．５％だった。）
円筒成形管２９から外したカーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜の幅を３５０ｍｍに切り揃え、図４に示すタンデム型画像形成装置の中間転写ベルトとして用いた。
この中間転写ベルトの膜厚を測定し、また、図１に示す方法により平面度を測定した。
【００６８】
また、この中間転写ベルトを図４に示す画像形成装置にセットし、張力を掛けた状態のまま、１０℃、１５ＲＨ％の環境に４８時間放置し、その後、２８℃、８５％の環境に４８時間放置した後、画像形成装置を動かし、画像を出力した。さらに、その後、再び、平面度を測定した。
更に、同様にして作製した別のカーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜から試料片を切り出し、引張弾性率、熱線膨張率、吸湿（吸水）膨張率を測定した。
引張弾性率の測定は、アイコーエンジニアリング社製ＭＯＤＥＬ−１６０５Ｎを用いて、ＪＩＳＫ７１６１に準じておこない、軸方向、周方向それぞれ５回測定した平均値を測定値とした。
【００６９】
熱線膨張率の測定は、ＪＩＳ Ｋ７１９７に準じておこない、軸方向、周方向それぞれ３回測定した平均値を測定値とした。
【００７０】
吸湿膨張率の測定は、試料片を幅２５．４ｍｍに切り出し、基準長さ１４９ｍｍに対し、２３０ｇの錘を取り付け、３５℃で、相対湿度２０ＲＨ％と８５ＲＨ％に、それぞれ２４時間づつ保持させたときの試料長さをマイクロメーターで測定し、これを３回繰り返しておこなった。吸湿膨張率の計算方法を下記式１に示す。
以上の測定値を表１に示す。
（式１）
吸湿膨張率 ＝ ＬＨ − ＬＬ ／ Ｌｒｅｆ × （Ｈ２−Ｈ１）
ここで、
ＬＨ：３５℃８５ＲＨ％での試料片の長さ
ＬＬ：３５℃２０ＲＨ％での試料片の長さ
Ｌｒｅｆ：２２℃５５％での試料片の長さ
Ｈ１：吸湿膨張率を求める低湿度側相対湿度（ＲＨ％）
Ｈ２：吸湿膨張率を求める高湿度側相対湿度（ＲＨ％）
である。
【００７１】
（実施例２）
アルミニウム製円筒成形管の外径を２８５ｍｍとし、回転塗布工程での成形管の回転数を２６ｒｐｍ、ノズル２３とブレード２５の移動速度を３９ｍｍ／分の速度にした以外は、実施例１と同様にカーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜を作製した。
更に、円筒成形管から外したカーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜の幅を３７０ｍｍに切り揃え、図５に示すタンデム型画像形成装置の転写搬送ベルトとして用い、実施例１と同様に評価した。その結果を表１に示す。
【００７２】
（実施例３）
３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とｐ−フェニレンジアミンとをＮ−メチル−２−ピロリドン中で合成したポリイミド前駆体の２０質量％濃度の溶液を用意し、その中にカーボンブラック（ＳＰＥＣＩＡＬ ＢＬＡＣＫ ４（Ｄｅｇｕｓｓａ社製）を所定量サンドミルで６時間室温で分散させて、カーボンブラック分散ポリイミド前駆体溶液を調製した。このときの粘度は、室温で３８Ｐａ・ｓであった。
【００７３】
得られたポリイミド前駆体溶液を用いて、吐出圧力を０．５ＭＰａとした以外は実施例１と同様に回転塗布をおこなった。ただし、ここでは、図６に示すように、円筒成形管の両端部に、軸方向１５ｍｍ×周方向２０ｍｍのパッチ６９を８箇所、＃６００のサンドペーパーで研磨して作製した円筒成形管６８を用いた。
得られたポリイミド前駆体塗膜は、実施例１と同様に乾燥・加熱イミド化をおこなったが、ポリイミド樹脂皮膜をオーブンから１２０℃で取り出したとき、成形管端部のパッチにイミド樹脂膜が貼り付き、軸方向の収縮が抑制されていた（このとき塗布長に対する収縮率は２．２％だった）。この貼り付き部を厚み５０μｍのポリイミドフィルムを差し込んで剥がした後、室温まで冷却し、ポリイミド樹脂皮膜の幅を３５０ｍｍに揃えた。
作製したポリイミド樹脂ベルトは、実施例１と同様に中間転写ベルトとして用い評価した。その結果を表１に示す。
【００７４】
（実施例４）
実施例１において、ポリイミド前駆体溶液の吐出圧力を０．３ＭＰａ、ノズル１３の口径を４ｍｍ、流量を１０ｍｌ／分、ノズル１３とへら１５の移動速度を５５ｍｍ／分にする以外、実施例１と同様にして中間転写ベルトを作製し、実施例１と同様に評価した。その結果を表１に示す。
【００７５】
（実施例５）
実施例１において、ポリイミド前駆体溶液の吐出圧力を１．５ＭＰａ、ノズル１３の口径を２ｍｍ、流量を１９ｍｌ／分、円筒成形管１の回転数を６０ｒｐｍ、ノズル１３とへら１５の移動速度を９０ｍｍ／分にする以外、実施例１と同様にして中間転写ベルトを作製し、実施例１と同様に評価した。その結果を表１に示す。
【００７６】
（実施例６）
実施例１と同様にポリイミド前駆体溶液を調製した。
一方、内径２３０ｍｍ、長さ４００ｍｍ、のステンレス製円筒成形管を用意し、内表面にシリコーン系離型剤（商品名：ＫＳ７００、信越化学（株）製）を塗布して、３００℃で１時間、焼き付け処理をした。
回転塗布工程として、図２に示すように、円筒成形管１１の軸方向を水平にして、４０ｒｐｍで回転させた。円筒成形管の内部に、ポリイミド前駆体溶液を、容器１４から口径３ｍｍのノズル１５を通して、エア圧０．８ＭＰａにて、１２ｍｌ／分の流量で押し出した。次いで、ノズル１５とブレード１８を６０ｍｍ／分の速度で、矢印１３の方向に移動させて塗布した。なお、塗布の際には、円筒成形管１１の両端に５ｍｍずつの不塗布部分を設けた。
【００７７】
次に、円筒成形管１１の両端部に蓋をし、水平のまま、６００ｒｐｍで２０分間遠心成形をおこなった。
さらに水平のままオーブンに入れ、６ｒｐｍで回転させながら２５０℃まで１℃／分の速度で加熱し、２５０℃に達したところで３０分間保持して、カーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜を形成した。
円筒成形管から外したカーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜の幅を３５０ｍｍに切り揃え、図４に示すタンデム型画像形成装置の中間転写ベルトとし、実施例１と同様に評価した。
【００７８】
（比較例１）
実施例１で得られたポリイミド前駆体溶液を図７に示す装置により円筒成形管に浸漬塗布した。図７は、ポリイミド前駆体溶液の浸漬塗布に用いる装置の一例を示す概略図である。
前記浸漬塗布法は、塗布槽７４に満たされたポリイミド前駆体溶液７３に、円筒成形管７１の外径よりも大きな孔を設けた環状体７６を浮かべ、該孔を通して円筒成形管７１をポリイミド前駆体溶液７３に浸漬し、次いで、引き上げる塗布法である。
円筒成形管７１として、外径２００ｍｍ、長さ４００ｍｍのアルミニウム製円筒体を用意した。かかるアルミニウム製円筒体は、外径２２０ｍｍ、長さ５００ｍｍのアルミニウム製素管を３５０℃で１０分間加熱し、自然に冷却させた後、表面を切削して、外径を３６４．５ｍにし、更に、球形ガラス粒子によるブラスト処理により、表面をＲａ：１．５μｍに粗面化したものである。その円筒成形管７１の表面にシリコーン系離型剤（商品名：ＫＳ７００、信越化学（株）製）を塗布し、３００℃で１時間焼き付け処理を施した。
また、環状体７６として、外径２８０ｍｍ、最小部の内径２０１．２ｍｍ、高さ５０ｍｍのアルミニウム製のものを作製した。内壁は傾斜状である。
【００７９】
円筒成形管７１を内径３５０ｍｍ、高さ５００ｍｍの環状の塗布槽７４に通した。そして、その環状の塗布槽７４にカーボンブラック分散ポリイミド前駆体溶液７３を入れ、環状体７６を配置して、円筒成形管７１を１．０ｍ／分で上昇させ、塗布を行った。これにより、円筒成形管７１の表面には濡れ膜厚が約３８０μｍのポリイミド前駆体塗膜が形成された。
次に、円筒成形管７１を水平にして、６ｒｐｍで回転させながら、１７０℃で６０分間加熱乾燥させた。その後、３６０℃で３０分間加熱して、カーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜を形成した。カーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜の幅を３５０ｍｍに揃え、図４に示すタンデム型画像形成装置の中間転写ベルトとし、実施例１と同様に評価した。その結果を表１に示す。
【００８０】
（比較例２）
比較例１において得られたカーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜を、外径１９６ｍｍ、長さ５００ｍｍ、ブラスト処理によりＲａ１．６μｍに粗面化したアルミニウム製（イミド化用）円筒成形管に載せ替え、縦置きにして、３６０℃で３０分間加熱することによって、ポリイミド樹脂皮膜を得た。得られたカーボンブラック分散ポリイミド樹脂皮膜の幅を３５０ｍｍに揃え、図４に示すタンデム型画像形成装置の中間転写ベルトとし、実施例１と同様に評価した。その結果を表１に示す。
【００８１】
【表１】
表１より、本発明のポリイミド無端ベルトを用いた実施例は、高画質であることがわかる。
【００８３】
【発明の効果】
本発明は、ベルト全体の平均的な機械的特性は変化させずに、膜厚や平面度などのベルト寸法に対し高精度を保ったまま、ベルト周方向の引張弾性率を大きくし、更に熱膨張係数、吸水膨張率を小さくすることによって、長期間のランニングや保管によっても変形しない、ポリイミド製無端ベルト、及びその製造方法、並びに長期間安定して高品質の転写画像を得ることができる電子写真方式の画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】平面度の測定方法を説明するための説明図である。
【図２】円筒成形管の内周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する方法の１例を説明するための概略図である。
【図３】円筒成形管の外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する方法の１例を説明するための概略図である。
【図４】本発明のポリイミド樹脂製無端ベルトを備える画像形成装置の１例を説明するための概略図である。
【図５】本発明のポリイミド製無端ベルトを備える画像形成装置の他の１例の要部を説明するための概略図である。
【図６】両端部にパッチを８箇所設けてある円筒成形管の要部を説明するための概略図である。
【図７】ポリイミド前駆体溶液の浸漬塗布に用いる装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
２ 無端ベルト
４ 平行な軸
６ レーザー変位計
１１ 円筒成形管
１２ 矢印方向
１４ 容器
１５ ノズル
１６ ポリイミド前駆体溶液
１７ 加圧装置
１８ ブレード
２１ 矢印方向
２２ 容器
２３ ノズル
２４ 加圧装置
２５ ブレード
２６ ポリイミド前駆体溶液
２９ 円筒成形管
３１ トナーカートリッジ
３２ 定着ロール
３３ バックアップロール
３４ テンションロール
３５ ２次転写ロール
３６ 用紙経路
３７ 用紙トレイ
３８ レーザー発生装置
３９ 感光体
４０ １次転写ロール
４１ 駆動ロール
４２ 転写クリナー
４３ 帯電ロール
４４ 感光体クリナー
４５ 現像器
４６ 中間転写ベルト
５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｂｋ 電子写真感光体
５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ、５２Ｂｋ コロトロン帯電器
５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ、５３Ｂｋ 露光器
５４Ｙ イエロー現像器
５４Ｍ マゼンタ現像器
５４Ｃ シアン現像器
５４Ｂｋ ブラック現像器
５５Ｙ、５５Ｍ、５５Ｃ、５５Ｂｋ 電子写真感光体クリーナ
５６ 転写搬送ベルト
５７Ｙ、５７Ｍ、５７Ｃ、５７Ｂｋ 転写ロール
５８ 記録紙搬送ロール
５９ 定着器
６０、６１．６２、６３ 支持ロール
６４ ベルト用クリーニング装置
６８ 円筒成形管
６９ パッチ
７１ 円筒成形管
７３ ポリイミド前駆体溶液
７４ 塗布槽
７６ 環状体
Claims (15)
- 周方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率が、幅方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率の１０５〜２００％の範囲にあり、かつ、ベルト内に２本の平行な軸を４ｋｇの荷重で張架したときの平面度が５ｍｍ以下であることを特徴とするポリイミド製無端ベルト。
- 少なくとも、ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出させながら、回転する円筒成形管の回転軸方向に移動させることによって、円筒成形管の内周面又は外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する回転塗布工程を経ることにより得られることを特徴とする請求項１に記載のポリイミド製無端ベルト。
- 前記平面度が２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のポリイミド製無端ベルト。
- 周方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率が、幅方向のＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される引張弾性率の１１０〜１５０％の範囲にあることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のポリイミド製無端ベルト。
- 幅方向における膜厚の変位が、平均膜厚に対し、１０％以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のポリイミド製無端ベルト。
- 周方向の熱線膨張率が、幅方向の熱線膨張率の９０％以下であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のポリイミド製無端ベルト。
- 周方向の吸水膨張率が、幅方向の吸水膨張率の９０％以下であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のポリイミド製無端ベルト。
- 電子写真方式の画像形成装置に用いられる中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のポリイミド製無端ベルト。
- 電子写真方式の画像形成装置に用いられる転写搬送ベルトであることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のポリイミド製無端ベルト。
- 電子写真方式の画像形成装置に用いられる転写定着ベルトであることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のポリイミド製無端ベルト。
- 請求項８〜１０の何れか１項に記載のポリイミド製無端ベルトを、少なくとも１種類以上備えることを特徴とする電子写真方式の画像形成装置。
- 円筒成形管の内周面又は外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布してポリイミド前駆体塗膜を形成するポリイミド前駆体塗膜形成工程と、該ポリイミド前駆体塗膜をイミド転化してポリイミド皮膜を形成するポリイミド皮膜形成工程と、を有するポリイミド製無端ベルトの製造方法であって、
前記ポリイミド前駆体塗膜形成工程が、ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出させながら、回転する円筒成形管の回転軸方向に移動させることによって、円筒成形管の内周面又は外周面にポリイミド前駆体溶液を塗布する回転塗布工程を少なくとも有することを特徴とするポリイミド製無端ベルトの製造方法。 - 前記ポリイミド前駆体塗膜形成工程が、前記ポリイミド前駆体溶液の円筒成形管の内周面又は外周面への塗布と同時又は塗布終了後に、前記円筒成形管の内周面または外周面に塗布されたポリイミド前駆体溶液の表面をブレードで擦りながら前記円筒成形管を回転させることにより、前記ポリイミド前駆体溶液の表面に周方向のせん断力をかける工程を、更に有することを特徴とする請求項１２に記載のポリイミド製無端ベルトの製造方法。
- 前記ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出させるときの圧力が、０．３ＭＰａ〜３ＭＰａであることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のポリイミド製無端ベルトの製造方法。
- ポリイミド前駆体溶液をノズルから吐出させるときの圧力が、０．５ＭＰａ〜１ＭＰａであることを特徴とする請求項１２〜１４の何れか１項に記載のポリイミド製無端ベルトの製造方法。
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