JP2008040231A - 樹脂ベルト及びそれを備えた画像形成装置、並びに樹脂ベルトの製造方法 - Google Patents
樹脂ベルト及びそれを備えた画像形成装置、並びに樹脂ベルトの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008040231A JP2008040231A JP2006215624A JP2006215624A JP2008040231A JP 2008040231 A JP2008040231 A JP 2008040231A JP 2006215624 A JP2006215624 A JP 2006215624A JP 2006215624 A JP2006215624 A JP 2006215624A JP 2008040231 A JP2008040231 A JP 2008040231A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resin
- heat resistant
- belt
- carbon black
- resistant resin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
【課題】長期にわたり表面抵抗率維持性と機械的特性が優れた転写部材として使用可能な樹脂ベルト、及びその製造方法、それを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】数平均分子量が20000〜27000の耐熱性樹脂(A)と、数平均分子量が35000〜40000の耐熱性樹脂(B)とが含有され、前記耐熱性樹脂(B)が前記耐熱性樹脂(A)100質量部に対して150〜220質量部含有され、引張弾性率が3500〜8000MPaである樹脂層を有する樹脂ベルトである。
【選択図】なし
【解決手段】数平均分子量が20000〜27000の耐熱性樹脂(A)と、数平均分子量が35000〜40000の耐熱性樹脂(B)とが含有され、前記耐熱性樹脂(B)が前記耐熱性樹脂(A)100質量部に対して150〜220質量部含有され、引張弾性率が3500〜8000MPaである樹脂層を有する樹脂ベルトである。
【選択図】なし
Description
本発明は、複写機やプリンタ等の静電複写方式の画像形成装置に用いられる半導電性転写ベルトの製造方法に関し、特に、機械的特性に優れた半導電性転写ベルトの製造方法に関する。
従来、静電複写方式の画像形成装置は、光導電性感光体からなる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。
このような画像形成装置のなか、上記トナー像を中間転写体を介して静電的に転写することにより所要の再生画像を得る、いわゆる中間転写方式の画像形成装置もあり、例えば、特許文献1等に開示されたものが知られている。
上記中間転写体方式を採用した画像形成装置に用いられる中間転写体材料としては、ポリカーボネート樹脂(例えば、特許文献2を参照)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)(例えば、特許文献3,4を参照)、ポリアルキレンフタレート(例えば、特許文献5を参照)などの熱可塑性樹脂の導電性の無端ベルトやポリイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂(例えば、特許文献6を参照)を用いる提案がなされている。
なかでも、全芳香族ポリイミド樹脂は強度が強いため中間転写体(転写部材)に好んで用いられている。また、転写部材は抵抗値を所定の値に制御する必要がある。このためにカーボンブラックを樹脂中に混合する方法が良く知られているが、カーボンブラックを非常に微細に分散しないと転写ムラや転写画像の乱れが生じる不具合があった。転写部材に好ましい全芳香族ポリイミド樹脂は熱的に安定かつ溶剤に不溶なため、抵抗調整するためには前駆体であるポリアミド酸へカーボンブラックを分散するかもしくはモノマー溶液中にカーボンブラックを分散した後重合して抵抗制御剤含有ポリアミド酸にし、それぞれで得た溶液を膜状にした後溶剤除去/イミド転化をして部材を作る必要がある。
このため、例えば、特許文献7にはメディアを用いた分散機を用い、ポリイミド原料であるポリアミド酸溶液中にDBP吸収量が40cm3以上90cm3以下、比表面積100m2/g当りの揮発分が2.5重量%以上の酸性カーボンブラックを微細に分散することが記載されているが、抵抗の維持安定性を得るためには十分ではない。また、メディアを用いた分散機を使用すると、メディアや容器にロスされる量が20%と多いためポリイミド樹脂のような高価な樹脂材料を使う場合にはコストアップになる、メディアや容器から入る汚染物による皮膜欠陥が発生する、メディア径が使用中に小さくなり分散能力が変化する、メディアを高速で衝突させる必要があるため高粘度での系には適用できないといった欠点がある。
また、特許文献8ではカーボンブラックをジメチルアセトアミドに15重量%となるよう混合し、これを溝幅0.1mm、深さ0.1mmの溝を持つ2回衝突型分散機10Kgf/cm2(約1MPa)で通し分散した例が示されているがこの圧力では例述のような衝突型分散機内部を通ることは難しい。
また、特許文献9では高品質の転写画像を再現性良く得られる中間転写体として、導電性材料を12重量%(13.6重量部)含有するポリイミド管状物が示されているが、筆者らのテストにおいてはこの添加量ではまだ十分な画質の転写画像にはならなかった。
一方では、カーボンブラックの混合液を2つ以上に分割し、150MPa以上の圧力で衝突させて分散して作製したPI樹脂転写ベルトが開示されている。このような衝突型分散機でカーボンブラックを分散すると、上記メディアを用いた分散機の問題点は解消されるのであるが、転写ユニットに装着し繰り返し使用した際にベルトの割れ、破れが発生するという問題点があった。
上述のように、転写部材は、ポリイミド樹脂中に、抵抗制御に寄与するカーボンブラックを高濃度で均一かつ微細に分散することで転写ムラや表面抵抗率維持性低下を防止できたが、転写ユニットに装着し、従来以上に繰り返し使用した際にベルトの割れ、破れが発生するといった不具合が生じていた。
これは、樹脂材料が分散時に高温、高圧にて処理される為に、樹脂の劣化が生じ機械的特性が悪化することが原因であると考えた。転写ユニットの長寿命化が望まれており、改善が必要になった。
また、材料としてポリイミド前駆体など未反応部を持ったものを使用した場合は、分散時の発熱によって反応が進行してしまい、分散液の増粘が生じ半導電性転写ベルトとした際に均一な表面形状が得られないなどのトラブルが発生する場合があった。
そこで、本発明は、長期にわたり表面抵抗率維持性と機械的特性が優れた転写部材として使用可能な樹脂ベルト、及びその製造方法、並びに、それを用いた画像形成装置を提供する。
本発明は、以下の特徴を有する。
(1)数平均分子量が20000〜27000の耐熱性樹脂(A)と、数平均分子量が35000〜40000の耐熱性樹脂(B)とが含有され、前記耐熱性樹脂(B)が前記耐熱性樹脂(A)100質量部に対して150〜220質量部含有され、引張弾性率が3500〜8000MPaである樹脂層を有する樹脂ベルトである。
(2)像担持体と、該像担持体表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像をトナーにより現像してトナー像とする現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記トナー像を記録媒体に定着する定着手段とを有し、前記転写手段に、数平均分子量が20000〜27000の耐熱性樹脂(A)と、数平均分子量が35000〜40000の耐熱性樹脂(B)とが含有され、前記耐熱性樹脂(B)が前記耐熱性樹脂(A)100質量部に対して150〜220質量部含有され、引張弾性率が3500〜8000MPaである樹脂層を有する樹脂ベルトを備える画像形成装置である。
(3)数平均分子量が20000〜27000の耐熱性樹脂(A)を含有する溶液中にカーボンブラックを分散させる分散工程と、数平均分子量が35000〜40000の耐熱性樹脂(B)を含有する溶液を混合する混合工程と、該混合工程後の溶液を芯体に塗布する塗布工程と、該塗布工程後の溶液を加熱焼成処理する加熱焼成工程とを有する樹脂ベルトの製造方法である。
請求項1に係る発明は、数平均分子量の相対的に小さい耐熱性樹脂(A)と数平均分子量の相対的に大きい耐熱性樹脂(B)とを用いることにより、樹脂ベルトに添加されるであろう導電性材料(例えば、カーボンブラックなど)を前記耐熱性樹脂(A)で主に分散させて、樹脂ベルト表面の抵抗のばらつきを抑制するとともに、強度は前記耐熱性樹脂(A)より含有量の多い前記耐熱性樹脂(B)により主に発現させることができる。これにより、表面抵抗のばらつきが抑制された強度の高い樹脂ベルトを得ることができる。
請求項2に係る発明は、上述したように、樹脂ベルトが数平均分子量の相対的に小さい耐熱性樹脂(A)と数平均分子量の相対的に大きい耐熱性樹脂(B)とを含有するため、樹脂ベルトに添加されるであろう導電性材料(例えば、カーボンブラックなど)は主に前記耐熱性樹脂(A)により均一に分散され、その結果、表面抵抗のばらつきが抑制された樹脂ベルトが得られるとともに、さらに前記耐熱性樹脂(A)より含有量の多い前記耐熱性樹脂(B)により主に強度が発現され、この表面抵抗のばらつきが抑制され強度の高い樹脂ベルトを転写手段として用いることにより、高品質な画像を長期的に安定して得ることができる。
請求項3に係る発明は、まず、数平均分子量の相対的に小さい耐熱性樹脂(A)と導電性材料であるカーボンブラックとを混合し、カーボンブラック分散を相対的に低分子量の耐熱性樹脂(A)溶液に高濃度の分散を行うことできる。さらに。この均一分散体に、物性の優れた相対的に高分子量の耐熱性樹脂(B)を分散の履歴を与えずに高い配合率で導入できるので、長期にわたり表面抵抗率維持性と機械的特性の安定した転写ベルトを提供することができる。
本発明の実施の形態について以下説明する。
−樹脂ベルト−
本実施の形態の樹脂ベルトは、数平均分子量が20000〜27000の耐熱性樹脂(A)と、数平均分子量が35000〜40000の耐熱性樹脂(B)とが含有され、前記耐熱性樹脂(B)が前記耐熱性樹脂(A)100質量部に対して150〜220質量部含有され、引張弾性率が3500〜8000MPaである樹脂層を有する。
本実施の形態の樹脂ベルトは、数平均分子量が20000〜27000の耐熱性樹脂(A)と、数平均分子量が35000〜40000の耐熱性樹脂(B)とが含有され、前記耐熱性樹脂(B)が前記耐熱性樹脂(A)100質量部に対して150〜220質量部含有され、引張弾性率が3500〜8000MPaである樹脂層を有する。
[耐熱性樹脂(A),(B)]
前記耐熱性樹脂(A),(B)としては、機械的特性の観点から、結晶性の樹脂ではポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、シンジオタクチック・ポリスチレン、ポリアセタール、ポリフェニレンサルフィド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルニトリル等が挙げられ、非結晶性の樹脂では、ポリカーボネート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド等が望ましく、特に熱可塑性ポリイミドとポリアミドイミドが望ましい。
前記耐熱性樹脂(A),(B)としては、機械的特性の観点から、結晶性の樹脂ではポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、シンジオタクチック・ポリスチレン、ポリアセタール、ポリフェニレンサルフィド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルニトリル等が挙げられ、非結晶性の樹脂では、ポリカーボネート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド等が望ましく、特に熱可塑性ポリイミドとポリアミドイミドが望ましい。
上記ポリイミド樹脂は、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸を有機極性溶媒中に溶解させたポリアミック酸溶液を、金型表面に塗布した後、乾燥処理にて溶媒分を適宜除去して、その後、焼成処理を行い、ポリアミック酸の脱水閉環反応を行い得る。なお、本明細書中では、前述した耐熱性樹脂(A)、(B)は、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸も含む意で用いられる。
(ポリアミック酸組成物)
本実施の形態のポリアミック酸として、下記一般式(1)で表されるポリアミック酸(以下、「ポリアミック酸」ということがある)を用いることができる。なお、ポリアミック酸としては、好ましくは、成型体の強度の観点から、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族系ジアミンとからなるものが好ましい。
本実施の形態のポリアミック酸として、下記一般式(1)で表されるポリアミック酸(以下、「ポリアミック酸」ということがある)を用いることができる。なお、ポリアミック酸としては、好ましくは、成型体の強度の観点から、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族系ジアミンとからなるものが好ましい。
なお、下記一般式(1)中の「R1」は4価の有機基であるが、具体的には、後に例示されているテトラカルボン酸(二無水物)から4つのカルボキシル基を除いた残基が挙げられる。また、下記一般式(1)中の「R2」は2価の有機基であるが、具体的には、後に例示されているジアミン化合物から2つのアミノ基を除いた残基が挙げられる。また、後述する一般式(2)中の「R3」「R4」もそれぞれ、「R1」「R2」と同様である。
以下、各構成物等について、詳細に説明する。
(ポリアミック酸)
既述のポリアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを実質的に等モル量を有機極性溶媒中で重合反応させて得られる。
既述のポリアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを実質的に等モル量を有機極性溶媒中で重合反応させて得られる。
また、ポリアミック酸は、その一部に下記一般式(2)で表されるポリイミド構造を含んでもよい。すなわち、ポリアミック酸は、その一部がイミド化されて、ポリイミド−ポリアミック酸共重合体となっていてもよい。ポリアミック酸重合後、部分的にイミド化しておくことで、イミド化の反応速度をより大きくし、そのエネルギーのさらなる低減を図ることができる。
(テトラカルボン酸二無水物)
ポリアミック酸の製造に用いられるテトラカルボン酸二無水物としては、特に制限はなく、芳香族系、脂肪族系いずれの化合物も使用できる。
ポリアミック酸の製造に用いられるテトラカルボン酸二無水物としては、特に制限はなく、芳香族系、脂肪族系いずれの化合物も使用できる。
芳香族系テトラカルボン酸としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルスルホ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、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジメチルジフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−テトラフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−フランテトラカルボン酸二無水物、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルフィド二無水物、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルスルホン二無水物、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ジフェニルプロパン二無水物、3,3’,4,4’−パーフルオロイソプロピリデンジフタル酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(フタル酸)フェニルホスフィンオキサイド二無水物、p−フェニレン−ビス(トリフェニルフタル酸)二無水物、m−フェニレン−ビス(トリフェニルフタル酸)二無水物、ビス(トリフェニルフタル酸)−4,4’−ジフェニルエーテル二無水物、ビス(トリフェニルフタル酸)−4,4’−ジフェニルメタン二無水物等を挙げることができる。
脂肪族テトラカルボン酸二無水物としては、ブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、3,5,6−トリカルボキシノルボナン−2−酢酸二無水物、2,3,4,5−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸二無水物、ビシクロ[2,2,2]−オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物等の脂肪族又は脂環式テトラカルボン酸二無水物;1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−メチル−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−8−メチル−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン等の芳香環を有する脂肪族テトラカルボン酸二無水物等を挙げることができる。
本実施の形態に使用されるテトラカルボン酸二無水物としては、芳香族系テトラカルボン酸二無水物が好ましく、さらに、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’−ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、が最適に使用される。
これらのテトラカルボン酸二無水物は、単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
(ジアミン化合物)
次にポリアミック酸の製造に用いられ得るジアミン化合物は、分子構造中に2つのアミノ基を有するジアミン化合物であれば特に限定されない。
次にポリアミック酸の製造に用いられ得るジアミン化合物は、分子構造中に2つのアミノ基を有するジアミン化合物であれば特に限定されない。
例えば、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエタン、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スルフィド、4,4’−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、3,3−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、5−アミノ−1−(4’−アミノフェニル)−1,3,3−トリメチルインダン、6−アミノ−1−(4’−アミノフェニル)−1,3,3−トリメチルインダン、4,4’−ジアミノベンズアニリド、3,5−ジアミノ−3’−トリフルオロメチルベンズアニリド、3,5−ジアミノ−4’−トリフルオロメチルベンズアニリド、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、2,7−ジアミノフルオレン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、4,4’−メチレン−ビス(2−クロロアニリン)、2,2’,5,5’−テトラクロロ−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジクロロ−4,4’−ジアミノ−5,5’−ジメトキシビフェニル、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)−ビフェニル、1,3’−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、4,4’−(p−フェニレンイソプロピリデン)ビスアニリン、4,4’−(m−フェニレンイソプロピリデン)ビスアニリン、2,2’−ビス[4−(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、4,4’−ビス[4−(4−アミノ−2−トリフルオロメチル)フェノキシ]−オクタフルオロビフェニル等の芳香族ジアミン;ジアミノテトラフェニルチオフェン等の芳香環に結合された2個のアミノ基と当該アミノ基の窒素原子以外のヘテロ原子を有する芳香族ジアミン;1,1−メタキシリレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペン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、4,4−ジアミノヘプタメチレンジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、イソフォロンジアミン、テトラヒドロジシクロペンタジエニレンジアミン、ヘキサヒドロ−4,7−メタノインダニレンジメチレンジアミン、トリシクロ[6,2,1,02.7]−ウンデシレンジメチルジアミン、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)等の脂肪族ジアミンおよび脂環式ジアミン等を挙げることができる。
本発明に使用されるジアミン化合物としては、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、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スルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフォンが好ましい。これらのジアミン化合物は単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
(有機極性溶媒)
このポリアミック酸の生成反応に使用される有機極性溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミドなどのホルムアミド系溶媒;N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミドなどのアセトアミド系溶媒;N−メチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドンなどのピロリドン系溶媒;フェノール、o−、m−、又はp−クレゾール、キシレノール、ハロゲン化フェノール、カテコールなどのフェノール系溶媒;テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン等のエーテル系溶媒;あるいはヘキサメチルホスホルアミド、γ−ブチロラクトン;などを挙げることができ、これらを単独又は混合物として用いるのが望ましいが、更にはキシレン、トルエンのような芳香族炭化水素も使用可能である。溶媒は、ポリアミック酸およびポリアミック酸−ポリイミド共重合体を溶解するものであれば特に限定されない。
このポリアミック酸の生成反応に使用される有機極性溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミドなどのホルムアミド系溶媒;N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミドなどのアセトアミド系溶媒;N−メチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドンなどのピロリドン系溶媒;フェノール、o−、m−、又はp−クレゾール、キシレノール、ハロゲン化フェノール、カテコールなどのフェノール系溶媒;テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン等のエーテル系溶媒;あるいはヘキサメチルホスホルアミド、γ−ブチロラクトン;などを挙げることができ、これらを単独又は混合物として用いるのが望ましいが、更にはキシレン、トルエンのような芳香族炭化水素も使用可能である。溶媒は、ポリアミック酸およびポリアミック酸−ポリイミド共重合体を溶解するものであれば特に限定されない。
(ポリアミック酸の固形分濃度)
かかるポリアミック酸溶液の固形分濃度は特に規定されるものではないが、5〜50質量%が好ましく、さらに、特に10〜30質量%が好適である。固形分濃度が5質量%未満であるとポリアミック酸の重合度が低く、最終的に得られる成型体の強度が低下する。また、重合時の固形分濃度が、50質量%より高いと原料モノマーの不溶部が生じ反応が進行しない。
かかるポリアミック酸溶液の固形分濃度は特に規定されるものではないが、5〜50質量%が好ましく、さらに、特に10〜30質量%が好適である。固形分濃度が5質量%未満であるとポリアミック酸の重合度が低く、最終的に得られる成型体の強度が低下する。また、重合時の固形分濃度が、50質量%より高いと原料モノマーの不溶部が生じ反応が進行しない。
また、ポリイミド無端ベルト製造時の塗工プロセスのしやすさより、適当な粘度を発現する範囲が選択される。塗工上最適な粘度範囲としては、一般に1〜100Pasが好ましく、その粘度となるような固形分濃度としては、上述の固形分濃度が望ましい。
(ポリアミック酸重合温度)
ポリアミック酸重合時の反応温度としては、0℃〜80℃の範囲で行われる。反応温度が0℃以下であると、溶液の粘度が高くなり、反応系の攪拌が十分に行うことができなくなるためである。また、反応温度が80℃より高くなると、ポリアミック酸の重合と並行して、一部イミド化反応が起こるため、反応制御の点で問題がある。
ポリアミック酸重合時の反応温度としては、0℃〜80℃の範囲で行われる。反応温度が0℃以下であると、溶液の粘度が高くなり、反応系の攪拌が十分に行うことができなくなるためである。また、反応温度が80℃より高くなると、ポリアミック酸の重合と並行して、一部イミド化反応が起こるため、反応制御の点で問題がある。
(導電剤)
導電剤としては、導電性をもつカーボンブラックが好ましい。本実施の形態の樹脂ベルトは、皮膜形成樹脂である上記耐熱性樹脂(A)、(B)に導電性材料であるカーボンブラックを分散して半導電性にして製造される。導電性をもつカーボンブラックの配合量は、後述する転写ベルトの場合、上記耐熱性樹脂(A)、(B)の総量100質量部に対して、15〜35質量部、好ましくは、20〜30質量部含有するのが好ましい。カーボンブラックは均一かつ微細に分散しないと、所望の抵抗特性を有し、表面抵抗率の維持性に優れたものは得られない。
導電剤としては、導電性をもつカーボンブラックが好ましい。本実施の形態の樹脂ベルトは、皮膜形成樹脂である上記耐熱性樹脂(A)、(B)に導電性材料であるカーボンブラックを分散して半導電性にして製造される。導電性をもつカーボンブラックの配合量は、後述する転写ベルトの場合、上記耐熱性樹脂(A)、(B)の総量100質量部に対して、15〜35質量部、好ましくは、20〜30質量部含有するのが好ましい。カーボンブラックは均一かつ微細に分散しないと、所望の抵抗特性を有し、表面抵抗率の維持性に優れたものは得られない。
均一かつ微細に分散したカーボンブラックの含有量が樹脂の100質量部に対して15質量部未満であると、転写部材としての抵抗が高くなってトナーを転写できなくなる。一方、樹脂100質量部に対して35質量部を超えると、抵抗が低くなりすぎるとともに、皮膜がもろくなって屈曲性が低下することになる。
しかしながら、所望の電気抵抗を安定して得ることができれば、半導電性のカーボンブラック、または他の導電性もしくは半導電性微粉末も使用できる。カーボンブラックの種類としては、ケッチエンブラック、アセチレンブラック等が例示される。また他の導電性粒子としては、特に制限はないが、アルミニウムやニッケル等の金属、酸化イットリウム、酸化錫等の酸化金属化合物、チタン酸カリウム等が例示できる。
また、LiCl等のイオン導電性物質やポリアニリン、ポリピロール、ポリサルフォン、ポリアセチレンなどの導電性高分子材料の添加も可能である。そしてこれらを単独、あるいは併用して使用してもよい。
なお、その他の導電剤の含有量も上記範囲とすることが好ましい。
これら導電剤はその使用目的により適宜選択される。例えば、透明なポリイミドベルトを得たい場合や表面グロスの高いベルトを得たい場合には金属酸化物を、環境変動の小さいポリイミドベルトを得たい場合には導電性高分子材料を、安価及び抵抗調整が容易であるという観点からはカーボンブラックを使用することが好ましい。本発明では、樹脂中への分散性がよいので、良好な分散安定性が得られ、ポリイミドベルトの抵抗バラツキを小さくすることができるとともに、電界依存性も小さくなり、転写電圧による電界集中が起きづらくなる電気抵抗の経時での安定性より、pH5以下の酸化処理カーボンブラックを添加することが好ましい。
(酸化処理カーボンブラック)
酸化処理カーボンブラックは、カーボンブラックを酸化処理することで、表面にカルボキシル基、キノン基、ラクトン基、水酸基等を付与して製造することができる。この酸化処理は、高温雰囲気下で、空気と接触させ、反応させる空気酸化法、常温下で窒素酸化物やオゾンと反応させる方法、及び高温下での空気酸化後、低い温度下でオゾン酸化する方法などにより行うことができる。
酸化処理カーボンブラックは、カーボンブラックを酸化処理することで、表面にカルボキシル基、キノン基、ラクトン基、水酸基等を付与して製造することができる。この酸化処理は、高温雰囲気下で、空気と接触させ、反応させる空気酸化法、常温下で窒素酸化物やオゾンと反応させる方法、及び高温下での空気酸化後、低い温度下でオゾン酸化する方法などにより行うことができる。
具体的には、酸化処理カーボンブラックは、コンタクト法により製造することができる。このコンタクト法としては、チャネル法、ガスブラック法等が挙げられる。また、酸化処理カーボンブラックは、ガスまたはオイルを原料とするファーネスブラック法により製造することもできる。必要に応じて、これらの処理を施した後、硝酸などで液相酸化処理を行ってもよい。なお、酸性カーボンブラックは、コンタクト法で製造することができるが、密閉式のファーネス法によって製造するのが通常である。ファーネス法では通常高pH・低揮発分のカーボンブラックしか製造されないが、これに上述の液相酸化処理を施してpHを調整することができる。このためファーネス法製造により得られるカーボンブラックで、後工程処理によりpHが5以下となるように調節されたカーボンブラックも、既述の酸化処理カーボンブラックに含まれるとみなす。
本実施の形態の酸化処理カーボンブラックのpH値は、pH5.0以下であることが好ましく、pH4.5以下であることがより好ましく、pH4.0以下であることがさらに好ましい。
pH5.0以下の酸化処理カーボンは、表面にカルボキシル基、水酸基、キノン基、ラクトン基などの酸素含有官能基があるので、樹脂中への分散性がよいので、良好な分散安定性が得られ、ポリイミド無端ベルトの抵抗バラツキを小さくすることができるとともに、電界依存性も小さくなり、転写電圧による電界集中が起きづらくなる。
カーボンブラックの水性懸濁液を調製し、ガラス電極で測定することで求められる。また、酸性カーボンブラックのpHは、酸化処理工程での処理温度、処理時間等の条件によって、調整することができる。
酸化処理カーボンブラックは、その揮発成分が1〜25%、好ましくは2〜20%、より好ましくは、3.5〜15%含まれていることが好適である。揮発分が1%未満である場合には、表面に付着する酸素含有官能基の効果がなくなり、結着樹脂への分散性が低下することがある。一方、25%より高い場合には、結着樹脂に分散させる際に、分解してしまう、或いは、表面の酸素含有官能基に吸着された水などが多くなるなどによって、得られる成形品の外観が悪くなるなどの問題が生じることがある。従って、揮発分を上記範囲とすることで、結着樹脂中への分散をより良好とすることができる。この揮発分は、カーボンブラックを950℃で7分間加熱したときに、出てくる有機揮発成分(カルボキシル基、水酸基、キノン基、ラクトン基等)の割合により求めることが出来る。
酸化処理カーボンブラックとして、具体的には、デグサ社製の「プリンテックス150T」(pH4.5、揮発分10.0%)、同「スペシャルブラック350」(pH3.5、揮発分2.2%)、同「スペシャルブラック100」(pH3.3、揮発分2.2%)、同「スペシャルブラック250」(pH3.1、揮発分2.0%)、同「スペシャルブラック5」(pH3.0、揮発分15.0%)、同「スペシャルブラック4」(pH3.0、揮発分14.0%)、同「スペシャルブラック4A」(pH3.0、揮発分14.0%)、同「スペシャルブラック550」(pH2.8、揮発分2.5%)、同「スペシャルブラック6」(pH2.5、揮発分18.0%)、同「カラーブラックFW200」(pH2.5、揮発分20.0%)、同「カラーブラックFW2」(pH2.5、揮発分16.5%)、同「カラーブラックFW2V」(pH2.5、揮発分16.5%)、キャボット社製「MONARCH1000」(pH2.5、揮発分9.5%)、キャボット社製「MONARCH1300」(pH2.5、揮発分9.5%)、キャボット社製「MONARCH1400」(pH2.5、揮発分9.0%)、同「MOGUL−L」(pH2.5、揮発分5.0%)、同「REGAL400R」(pH4.0、揮発分3.5%)等が挙げられる。
上記のような酸化処理カーボンブラックは、一般的なカーボンブラックに比べ、前述したように表面に存在する酸素含有官能基の効果により、樹脂組成物中への分散性がよいため、導電性微粉末としての添加量を高くすることが好ましい。これにより、ポリイミド無端ベルト中のカーボンブラックの量が多くなるため、上記電気抵抗値の面内バラツキを押えることができる等の酸化処理カーボンブラックを用いることの効果を最大限発揮することができる。
−樹脂ベルトの製造方法−
本実施の形態の樹脂ベルトの製造方法は、数平均分子量が20000〜27000の耐熱性樹脂(A)を含有する溶液中にカーボンブラックを分散させる分散工程と、数平均分子量が35000〜40000の耐熱性樹脂(B)を含有する溶液を混合する混合工程と、該混合工程後の溶液を芯体に塗布する塗布工程と、該塗布工程後の溶液を加熱焼成処理する加熱焼成工程とを有する。
本実施の形態の樹脂ベルトの製造方法は、数平均分子量が20000〜27000の耐熱性樹脂(A)を含有する溶液中にカーボンブラックを分散させる分散工程と、数平均分子量が35000〜40000の耐熱性樹脂(B)を含有する溶液を混合する混合工程と、該混合工程後の溶液を芯体に塗布する塗布工程と、該塗布工程後の溶液を加熱焼成処理する加熱焼成工程とを有する。
(カーボンブラックの分散工程)
以下、カーボンブラックを均一かつ微細に分散する工程の一例について説明する。
以下、カーボンブラックを均一かつ微細に分散する工程の一例について説明する。
まず、数平均分子量が20000〜27000のPI前駆体ワニス(A)の溶液に、カーボンブラックを分散させる際に、メディアを使用しない衝突型分散機を用いるのが好適である。衝突型分散機とは、2つ以上に分割した溶液を衝突させて分散する機械であり、衝突時の圧力は150MPa以上であるのが好ましい。なお、上記「PI前駆体ワニス(A)」は、耐熱性樹脂(A)を形成するポリイミド前駆体を溶媒に溶かしたものをいう。
分散をするには、まずPI前駆体ワニス(A)にカーボンブラックを混合し、予備分散を行う。予備分散とは、撹拌機でカーボンブラックの混合液をよく撹拌し、カーボンブラックの固まりを細かくほぐすことである。次に予備分散が済んだ溶液を衝突型分散機に通す。
図2は、衝突型分散機の説明図であり、上流から下流に向かって一点に連結された2つの第1流路管50と、連結部を構成する連結管52、この連結管52の一端から2つ以上に分岐した第2流路管54、とから構成された流路に、溶液を流すことにより、分散するものである。
その操作はまず、2つの第1流路管50にそれぞれ溶液を流す。この流圧を、150MPa以上とし、連結部を構成する連結管52の一端52a近傍で150MPa以上で互いの溶液を衝突させる。衝突した混合液は、連結管52を通過し、2つ以上に分岐した第2流路管54にそれぞれ流れ、再び2つに分割される。この再び2つに分割された混合溶液を、さらに第1流路管50に流し、混合・分割を2回以上の複数回繰り返すこともできる。このように150MPa以上で衝突させて混合させることで、当該溶液にせん断力と共に、強い圧力で衝突力を付加することが可能となり、均一かつ微細にカーボンブラックを高濃度で分散させることができる。
圧力は、150MPa以上が必要であるが、好ましくは150〜250MPa、より好ましくは180〜220MPaの圧力で互いに衝突させることが好ましい。圧力が、150MPa未満であると、カーボンブラックを微細に分散することができなくなる場合がある。
衝突した混合液は、連結管52を通過するが、この2つの第1流路管50の連結部(図中では、連結管52の一端52a近傍)、即ち2つの溶液が衝突する衝突部の最小断面積を0.07mm2以下(好ましくは0.007〜0.05mm2以下、より好ましくは0.015〜0.04mm2)とするのが好ましい。これは、溶液を衝突させる面積を小さくすることで、効率良く溶液に圧力を付加させることができるからである。ここで、2つの溶液が衝突する衝突部の最小断面積は、図中では連結管52入り口近傍での流路管50の断面積に相当する。
カーボンブラックの分散性を向上させるため、この経路を合計5回通過させるが、本発明においてはさらに、第1流路管50から第2流路管54を含む分散液経路には、温度を管理した冷却媒体を循環させる機構を設け、分散液の液温度が120℃を超えないように制御する。分散液の液温度が120℃を超えると、一度分散したカーボンブラックが再度凝集して分散性が悪くなる場合がある。
また、この場合、第2流路管通過後の分散液は再度第1流路管を通過させることとなるが、第1流路管50通過時の溶液の温度は、60℃以下に制御する。第1流路管50通過時の溶液の温度が60℃を超えると、上記同様に一度分散したカーボンブラックが再度凝集して分散性が悪くなる場合がある。
前記したように分散工程では、樹脂材料が分散時に高温、高圧にて処理される為に、樹脂の劣化が生じ機械的特性が悪化する可能性がある。分散時はカーボンブラックをなるべく高濃度で行って処理する樹脂量を少なくし、分散後に分散処理を経ていない樹脂溶液を加えて増量し、所定のカーボンブラック含有量に調整するのが好ましい。そのため、分散時のカーボンブラック混合量は、皮膜形成樹脂100質量部に対して、80〜100質量部にするのが好ましい。
分散後のカーボンブラックの平均粒子径は、500nm以下であることが好ましい。カーボンブラックの粒子径が大きすぎると、機械的強度が落ちることがあるほか、表面抵抗率変化量が大きくなることがある。なお、カーボンブラックの平均粒子径は、例えば大塚電子製の動的光散乱式測定器PAR−IIIを用いて測定できる。測定条件はclock rate:100μs、accumulate time:10回、correlate ch:128、温度:20℃、溶媒:NMPである。
分散時、不純物の混入やカーボンブラック凝集体があった場合、溶液を例えば、目開き25μm以下のフィルターを通すことで粗大粒子を除去し、均一な分散状態の溶液を得ることが可能である。
次いで、上記分散工程の後、且つ後述する混合工程の前に、上述した図2に示す衝突型分散機を通過する前の溶液の温度を20〜60℃の温度となるように制御する。一旦温度を下げる理由の1つは、後添加するPI前駆体ワニス(B)溶液中の溶媒が急速に蒸発することを抑制するためである。なお、上記「PI前駆体ワニス(B)」は、耐熱性樹脂(B)を形成するポリイミド前駆体を溶媒に溶かしたものをいう。
(混合工程)
上述したPI前駆体ワニス(A)にカーボンブラックが分散された分散体に、耐熱性樹脂(B)を形成する数平均分子量が35000〜40000のPI前駆体ワニス(B)溶液を添加して混合する。PI前駆体ワニス(A)とPI前駆体ワニス(B)とは同じ組成であっても別の組成であってもよいが、好ましくは同じ組成である。
上述したPI前駆体ワニス(A)にカーボンブラックが分散された分散体に、耐熱性樹脂(B)を形成する数平均分子量が35000〜40000のPI前駆体ワニス(B)溶液を添加して混合する。PI前駆体ワニス(A)とPI前駆体ワニス(B)とは同じ組成であっても別の組成であってもよいが、好ましくは同じ組成である。
上記混合工程において、上述した図2に示す衝突型分散機を用いてもよく、またはポールミル、サンドミル、バスケットミル、超音波分散等を用いて混合してもよい。
ここで、皮膜形成樹脂のうち、上述したPI(ポリイミド)樹脂はその前駆体ワニスを加熱反応して得る。上述したように、PI前駆体であるポリアミド酸溶液は、テトラカルボン酸の無水物とジアミンから合成される。テトラカルボン酸無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、及びこれらの混合物が挙げられる。ジアミンとしては、例えば、パラフェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル等が挙げられる。
特に、ビフェニー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からなるポリアミド酸、ビフェニールテトラカルボン酸二無水物とパラフェニレンジアミンからなるポリアミド酸、ピロメリット酸二無水物と4,4’−ジアミノジフェニルエーテルからなるポリアミド酸は、皮膜強度等、無端ベルトとしての諸特性を満たすことが可能な点から好適である。
一方、PAI(ポリアミドイミド)樹脂は、酸無水物、例えばトリメリット酸無水物、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、プロピレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、ピロメリット酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸無水物等と、上記ジアミンを組み合わせて、当モル量で重縮合反応することで得られる。PAI樹脂は100%イミド化したものが好ましい。
耐熱性樹脂(A),(B)を形成するそれぞれのPI前駆体ワニスの濃度は、適宜選択されるが、好ましい溶液の固形分濃度は10〜40質量%である。これらの溶媒としては、ジメチルアセトアミドやN−メチル−2−ピロリドン(NMP)などのアミド系溶媒等が挙げられる。溶液の粘度は合成時の分子量により調整される。なお、耐熱性樹脂(A),(B)の数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)により、標準ポリスチレンの検量線を用いて測定できる。GPCは、例えば東ソー製HLS−8120GPC(カラム:TSK gelシリーズ)を用いることができる。
カーボンブラックとしては、上述したが、pH5以下でかつ揮発分3.5%以上のものを好ましく用いることができ、例えば、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック等の一般的なカーボンブラックが挙げられるが、分散性の点でカーボンブラックを酸化処理したものが好ましい。また、1種類でなく複数種類配合することも可能である。
(塗布方法)
塗布工程では、上記カーボンブラック分散液を円筒芯体の表面に塗布し、塗膜を形成する。この塗布方法として浸漬塗布法や環状塗布法があるが、特許文献1記載のように、環状体を用いて膜厚を調整するのが好ましい。
塗布工程では、上記カーボンブラック分散液を円筒芯体の表面に塗布し、塗膜を形成する。この塗布方法として浸漬塗布法や環状塗布法があるが、特許文献1記載のように、環状体を用いて膜厚を調整するのが好ましい。
芯体は、アルミニウムやステンレス、ニッケル等の金属製の円筒が好ましい。芯体の長さは、目的とする無端ベルト以上の長さが必要であり、複数の無端ベルトを同時に作製する場合には、その本数分以上の長さが必要である。また、端部に生じる無効領域に対する余裕幅を確保するため、目的の長さより、10〜40%程度長いことが望ましい。
芯体の外径は、目的とする無端ベルトの直径に合わせ、肉厚は芯体としての強度が保てる厚さにする。形成される皮膜が芯体表面に接着するのを防ぐため、芯体の表面には離型性を付与するが、それには、芯体表面をフッ素樹脂やシリコーン樹脂で被覆したり、表面に離型剤を塗布する方法がある。
なお、PIのイミド化時には残留溶剤や反応時に発生する水の蒸発があり、反応後の皮膜には部分的に膨れを生じることがあり、特に膜厚が50μmを超える場合に顕著である。この膨れを防止するために、特開2002−160239号公報開示の如く、芯体表面を粗面化することが好ましい。その方法には、ブラスト、切削、サンドペーパーがけ等の方法があり、表面粗さはRa0.2〜2μm程度が好ましい。これにより、皮膜から生じる気体は、芯体と皮膜の間に形成されるわずかな隙間を通って外部に出ることができ、膨れを生じない。
次に環状体を用いる環状塗布方法の一例を説明する。図3は塗布中の塗布装置の概略断面図である。但し、塗布主要部のみを示し、芯体の昇降手段などの周辺部は省略した。なお、本明細書において、「芯体上に塗布する」とは、芯体の表面上、及び該表面に層を有する場合はその層上に塗液を塗布する意味である。また、「芯体を上昇」とは液面との相対関係であり、「芯体を停止し、塗布液面を下降」させる場合を含む。なお、これに限るものではなく、芯体を横にして回転させながら芯体表面に塗液を塗布してもよい。
図3において、溶液2を環状塗布槽7に入れ、その下部から上部へ芯体1を通過させると、塗膜4が形成され、塗布が行われる。芯体1の下には、他の芯体1’が重ねられる。環状塗布槽7の底部には、溶液が漏れないよう、シール材8を取り付ける。シール材は、ポリエチレンやシリコーンゴム、フッソ樹脂等の柔軟性板材から成る。塗液2上には、芯体1の断面の外周外径よりも大きな円孔6を設けた環状体5を自由移動可能状態で設置する。環状体5は、塗布中は溶液に浮上するが、静止時に浮力が不足する場合は、沈没防止のために環状体5の外周面または塗布槽に、環状体を支える足や腕を設けてもよい。
塗布の際は、芯体1と円孔6との間隙により、塗膜4の膜厚が調整されるので、その間隙は、所望の塗布膜厚を鑑みて調整する。芯体の上昇速度は0.1〜1.5m/min程度であるのが好ましく、円孔6を通して芯体1を上昇させると、溶液2の介在により、芯体1と環状体5との間隙にて摩擦抵抗が生じ、環状体5は持ち上げられる。このように環状体5が持ち上げられた際、環状体5は芯体1との摩擦抵抗が周方向で一定になるように水平方向に移動し、間隙が周方向で一定になる。そこで、環状体5が芯体1と接触することはなく、常に一定間隙が保たれる。
(無端ベルトの作製方法)
芯体への塗布後、塗膜を乾燥して溶媒を除去することが行なわれる。乾燥条件は、乾燥後の塗膜に含まれる残留溶剤が30〜50重量%前後になるように設定することが好ましく、温度は100〜200℃、時間は10〜60分程度が好ましい。溶剤の乾燥を促進するために、塗膜表面には熱風を吹きつけてもよい。乾燥時、塗膜が下方に垂れないよう、芯体の軸方向を水平にして、2〜20rpmで回転させるのが好ましい。
芯体への塗布後、塗膜を乾燥して溶媒を除去することが行なわれる。乾燥条件は、乾燥後の塗膜に含まれる残留溶剤が30〜50重量%前後になるように設定することが好ましく、温度は100〜200℃、時間は10〜60分程度が好ましい。溶剤の乾燥を促進するために、塗膜表面には熱風を吹きつけてもよい。乾燥時、塗膜が下方に垂れないよう、芯体の軸方向を水平にして、2〜20rpmで回転させるのが好ましい。
次いで、芯体を加熱して皮膜を形成する。皮膜形成樹脂がPIの場合、加熱温度は一般に250〜400℃、好ましくは300〜350℃程度である。イミド化反応は、250℃以上の温度でないと完結しにくいので、250℃の温度に2時間以上置くことが好ましく、さらに300℃以上の温度に1時間以上置くことが好ましい。皮膜形成樹脂がPAIの場合、反応はないが、残留溶剤を完全に乾燥させるために、通常220〜320℃、好ましくは250〜300℃程度に加熱する。
冷却後、芯体を取り出し、形成された皮膜を芯体から剥離して無端ベルトを得る。無端ベルトは、端部の不要部分を切って所定長さに切断し、さらに必要に応じて、穴あけ加工やリブ付け加工等が施されることがある。
無端ベルトを転写ベルトとして用いる場合、厚さは75〜85μmが好ましい。また、好ましい表面抵抗率は、1×108Ω/□〜1×1015Ω/□、より好ましくは1×1010Ω/□〜1×1013Ω/□であり、さらに好ましくは1×1011Ω/□〜1×1012Ω/□である。
一方、好ましい体積抵抗率は、1×106Ω・cm〜1×1013Ω・cmであり、より好ましくは1×108Ω・cm〜1×1012Ω・cmであり、さらに好ましくは1×109Ω・cm〜1×1011Ω・cmである。表面抵抗率または体積抵抗率が低すぎると、転写部材として転写時に電流が流れすぎて転写画像が乱れることがあり、一方、表面抵抗率または体積抵抗率が高すぎると、転写電流が流れないために転写できなくなることがある。
カーボンブラックを均一かつ微細に樹脂に含有させることで、使用前後での表面抵抗率の変化量が±0.8以内と維持性に優れたものとなる。表面抵抗率変化量とは、表面抵抗率値を常用対数で表し、使用後の表面抵抗率値から使用前の表面抵抗率値を引いたときの値である。±0.8を超えると転写時の濃度ムラとなることがある。
なお、表面抵抗率は、図1に示す円形電極(例えば、三菱油化(株)製ハイレスターIPのHRプローブ)を用い、JIS K6911(1995)に従い、電圧100Vを印加し、10秒後の電流値から求めた値である。図1は、円形電極の例を示す概略平面図(a)及び概略断面図(b)であり、円形電極は、第一電圧印加電極Aと板状絶縁体Bとを備える。第一電圧印加電極Aは、円柱状電極部Cと、該円柱状電極部Cの外径よりも大きい内径を有し、かつ円柱状電極部Cを一定の間隔で囲む円筒状のリング状電極部Dとを備える。第一電圧印加電極Aにおける円柱状電極部C及びリング状電極部Dと板状絶縁体Bとの間に試験片Tを挟持し、第一電圧印加電極Aにおける円柱状電極部Cとリング状電極部Dとの間に電圧V(V)を印加したときに流れる電流I(A)を測定し、下記式(1)により、表面抵抗率ρs(Ω/□)を算出することができる。ここで、下記式(1)中、d(mm)は円柱状電極部Cの外径を示し、D(mm)はリング状電極部Dの内径を示す。
ρs=π×(D+d)/(D−d)×(V/I) ・・・(1)
ρs=π×(D+d)/(D−d)×(V/I) ・・・(1)
また、体積抵抗率は、図1に示す円形電極(例えば、三菱油化(株)製ハイレスターIPのHRプローブ)を用い、JIS K6911(1995)に従って、電圧100Vを印加し、30秒後の電流値から求めた値である。図1は、円形電極の例を示す概略平面図(a)及び概略断面図(b)であり、円形電極は、第一電圧印加電極Aと第二電圧印加電極Bとを備える。第一電圧印加電極Aは、円柱状電極部Cと、該円柱状電極部Cの外径よりも大きい内径を有し、且つ円柱状電極部Cを一定の間隔で囲む円筒状のリング状電極部Dとを備える。第一電圧印加電極Aにおける円柱状電極部C及びリング状電極部Dと第二電圧印加電極Bとの間に試験片Tを挟持し、第一電圧印加電極Aにおける円柱状電極部Cと第二電圧印加電極Bとの間に電圧V(V)を印加したときに流れる電流I(A)を測定し、下記式(2)により、転写部材Tの体積抵抗率ρv(Ωcm)を算出することができる。ここで、下記式(2)中、tは転写部材Tの厚さを示す。
ρv=19.6×(V/I)×t ・・・(2)
ρv=19.6×(V/I)×t ・・・(2)
樹脂層の引張弾性率は1000MPa以上であることが好ましく、1500MPa以上であることがより好ましく、更に2000MPa以上であることがより好ましい。引っ張り弾性率が1000MPa以上の樹脂層を有すると、ベルト駆動時の外乱(負荷変動)によるベルトの変位量が少なくなるので、駆動時の応力に対するベルト変形が小さくなり、良好な画質を安定して得ることができる。なお、樹脂層の引張弾性率は大きければ大きい程良いが、実用上は8000MPa以下であることが好ましく、6000MPa以下であることがより好ましい。樹脂層の引張弾性率は、使用する樹脂材料の化学構造を選択することで上記範囲に制御することができ、芳香環構造を含むものほど引張弾性率を高くすることができる。なお、引張弾性率は、JIS K 7127に準じて引張試験を行い、得られた応力・歪曲線の初期ひずみ領域の曲線に接線を引き、その傾きにより求められる。
本発明の樹脂ベルトは、上述した樹脂層を有している限り、目的を逸脱しない範囲であれば、樹脂層上に弾性層を有していてもよく、弾性層上にさらに保護層を有していても良い。さらに、各層の間には接着性を向上させる接着層を有していてもよい。
−画像形成装置−
本実施の形態の画像形成装置は、像担持体と、該像担持体表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、を有する画像形成装置であって、前記転写手段として上述の樹脂ベルトを備える。
本実施の形態の画像形成装置は、像担持体と、該像担持体表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、を有する画像形成装置であって、前記転写手段として上述の樹脂ベルトを備える。
更に詳細には、本発明の画像形成装置は、像担持体に形成されたトナー像を中間転写ベルトに一次転写する第一転写手段と、該中間転写ベルトに転写されたトナー像を被転写体に二次転写する第二転写手段と、を少なくとも備える画像形成装置であって、前記中間転写ベルトが、既述の本発明の無端ベルト(中間転写ベルト)であることを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、上述の構成を有する中間転写体(中間転写ベルト)方式の画像形成装置であれば、特に限定されるものではなく、例えば、現像装置内に単色のトナーのみを収容する通常のモノカラー画像形成装置や、像担持体上に担持されたトナー像を中間転写ベルトに順次一次転写を繰り返すカラー画像形成装置、各色毎の現像器を備えた複数の像担持体を中間転写ベルト上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置が挙げられる。
このようなタンデム型のカラー画像形成装置の具体例について図面を用いて以下に説明する。
図4は、本発明の画像形成方法により画像を形成するための、画像形成装置の構成例を示す概略図である。図示した画像形成装置200は、ハウジング400内において4つの電子写真感光体401a〜401dが中間転写ベルト409に沿って相互に並列に配置されている。電子写真感光体401a〜401dは、例えば、電子写真感光体401aがイエロー、電子写真感光体401bがマゼンタ、電子写真感光体401cがシアン、電子写真感光体401dがブラックの色からなる画像をそれぞれ形成することが可能である。
電子写真感光体401a〜401dのそれぞれは所定の方向(紙面上は反時計回り)に回転可能であり、その回転方向に沿って帯電ロール402a〜402d、現像装置404a〜404d、1次転写ロール410a〜410d、クリーニングブレード415a〜415dが配置されている。現像装置404a〜404dのそれぞれにはトナーカートリッジ405a〜405dに収容されたブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの4色のトナーが供給可能であり、また、1次転写ロール410a〜410dはそれぞれ中間転写ベルト409を介して電子写真感光体401a〜401dに当接している。
さらに、ハウジング400内の所定の位置には露光装置403が配置されており、露光装置403から出射された光ビームを帯電後の電子写真感光体401a〜401dの表面に照射することが可能となっている。これにより、電子写真感光体401a〜401dの回転工程において帯電、露光、現像、1次転写、クリーニングの各工程が順次行われ、各色のトナー像が中間転写ベルト409上に重ねて転写される。
ここで、帯電ロール402a〜402dは、電子写真感光体401a〜401dの表面に導電性部材(帯電ロール)を接触させて感光体に電圧を均一に印加し、感光体表面を所定の電位に帯電させるものである(帯電工程)。なお本実施形態において示した帯電ロールの他、帯電ブラシ、帯電フィルム若しくは帯電チューブなどを用いて接触帯電方式による帯電を行ってもよい。また、コロトロン若しくはスコロトロンを用いた非接触方式による帯電を行ってもよい。
露光装置403としては、電子写真感光体401a〜401dの表面に、半導体レーザー、LED(light emitting diode)、液晶シャッター等の光源を所望の像様に露光できる光学系装置等を用いることができる。これらの中でも、非干渉光を露光可能な露光装置を用いると、電子写真感光体401a〜401dの導電性基体と感光層との間での干渉縞を防止することができる。
現像装置404a〜404dには、上述の二成分静電荷像現像用現像剤を接触又は非接触させて現像する一般的な現像装置を用いて行うことができる(現像工程)。そのような現像装置としては、二成分静電荷像現像用現像剤を用いる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜公知のものを選択することができる。
一次転写工程では、1次転写ロール410a〜410dに、像担持体に担持されたトナーと逆極性の1次転写バイアスが印加されることで、像担持体から中間転写ベルト409へ各色のトナーが順次1次転写される。
クリーニングブレード415a〜415dは、転写工程後の電子写真感光体の表面に付着した残存トナーを除去するためのもので、これにより清浄面化された電子写真感光体は上記の画像形成プロセスに繰り返し供される。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、シリコーンゴム等が挙げられる。
中間転写ベルト409は駆動ロール406、バックアップロール408及びテンションロール407により所定の張力をもって支持されており、これらのロールの回転によりたわみを生じることなく回転可能となっている。また、2次転写ロール413は、中間転写ベルト409を介してバックアップロール408と当接するように配置されている。
2次転写ロール413に、中間転写体上のトナーと逆極性の2次転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルトから記録媒体へトナーが2次転写される。バックアップロール408と2次転写ロール413との間を通った中間転写ベルト409は、例えば駆動ロール406の近傍に配置されたクリーニングブレード416或いは、除電器(不図示)により清浄面化された後、次の画像形成プロセスに繰り返し供される。また、ハウジング400内の所定の位置にはトレイ(被転写媒体トレイ)411が設けられており、トレイ411内の紙などの被転写媒体500が移送ロール412により中間転写ベルト409と2次転写ロール413との間、さらには相互に当接する2個の定着ロール414の間に順次移送された後、ハウジング400の外部に排紙される。
本発明のさらなる理解のため、本発明の好ましい態様を以下に付記する。
(付記1)
数平均分子量が20000〜27000の耐熱性樹脂(A)と、数平均分子量が35000〜40000の耐熱性樹脂(B)とが含有され、前記耐熱性樹脂(B)が前記耐熱性樹脂(A)100質量部に対して150〜220質量部含有され、引張弾性率が3500〜8000MPaである樹脂層を有する樹脂ベルトであって、前記耐熱性樹脂(A)100質量部に対してカーボンブラックが80〜100質量部含有されてなる(1)に記載の樹脂ベルトである。
数平均分子量が20000〜27000の耐熱性樹脂(A)と、数平均分子量が35000〜40000の耐熱性樹脂(B)とが含有され、前記耐熱性樹脂(B)が前記耐熱性樹脂(A)100質量部に対して150〜220質量部含有され、引張弾性率が3500〜8000MPaである樹脂層を有する樹脂ベルトであって、前記耐熱性樹脂(A)100質量部に対してカーボンブラックが80〜100質量部含有されてなる(1)に記載の樹脂ベルトである。
(付記2)
数平均分子量が20000〜27000の耐熱性樹脂(A)を含有する溶液中にカーボンブラックを分散手段により分散させる分散工程と、数平均分子量が35000〜40000の耐熱性樹脂(B)を含有する溶液を混合する混合工程と、該混合工程後の溶液を芯体に塗布する塗布工程と、該塗布工程後の溶液を加熱焼成処理する加熱焼成工程とを有する樹脂ベルトの製造方法であって、前記分散工程の後、且つ前記混合工程の前に、前記分散手段を通過した後の溶液の温度が120℃以下の温度となるように制御する温度制御工程を有する樹脂ベルトの製造方法である。
数平均分子量が20000〜27000の耐熱性樹脂(A)を含有する溶液中にカーボンブラックを分散手段により分散させる分散工程と、数平均分子量が35000〜40000の耐熱性樹脂(B)を含有する溶液を混合する混合工程と、該混合工程後の溶液を芯体に塗布する塗布工程と、該塗布工程後の溶液を加熱焼成処理する加熱焼成工程とを有する樹脂ベルトの製造方法であって、前記分散工程の後、且つ前記混合工程の前に、前記分散手段を通過した後の溶液の温度が120℃以下の温度となるように制御する温度制御工程を有する樹脂ベルトの製造方法である。
(付記3)
前記分散工程の後、且つ前記混合工程の前に、前記分散手段を通過する前の溶液の温度が20〜60℃の温度となるように制御する温度制御工程を有する(付記2)に記載の樹脂ベルトの製造方法である。
前記分散工程の後、且つ前記混合工程の前に、前記分散手段を通過する前の溶液の温度が20〜60℃の温度となるように制御する温度制御工程を有する(付記2)に記載の樹脂ベルトの製造方法である。
(付記4)
前記分散工程において、前記カーボンブラックは、前記耐熱性樹脂(A)100質量部に対して80〜100質量部含有される(付記2)から(付記4)のいずれか1つに記載の樹脂ベルトの製造方法である。
前記分散工程において、前記カーボンブラックは、前記耐熱性樹脂(A)100質量部に対して80〜100質量部含有される(付記2)から(付記4)のいずれか1つに記載の樹脂ベルトの製造方法である。
(付記5)
前記混合工程において、耐熱性樹脂(A)100質量部に対して前記耐熱性樹脂(B)が200質量部以上含有される(付記2)から(付記5)のいずれか1つに記載の樹脂ベルトの製造方法である。
前記混合工程において、耐熱性樹脂(A)100質量部に対して前記耐熱性樹脂(B)が200質量部以上含有される(付記2)から(付記5)のいずれか1つに記載の樹脂ベルトの製造方法である。
以下、本発明を、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。
(実施例1)
数平均分子量2.7万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度5Pa・s)にカーボンブラック(Degussa製SpecialBlack4、pH3、揮発分14wt%)をワニス固形分100質量部に対して80質量部添加し、衝突型分散機であるジーナス製「Geanus PY、衝突部の最小部断面積0.032mm2」を用い、圧力を200MPaで溶液を2分割後衝突させ、再度2分割する経路を通すことを5回繰り返した。経路には、温度を管理した冷却媒体を循環させる機構を設け、導入前の液温度を40℃に制御し、衝突後の液温度が120℃を超えないように制御した。分散に要した時間は、12時間である。分散したカーボンブラック含有樹脂溶液は、目開き25μmのステンレス焼結フィルターを用いてろ過し、粗大粒子物類を除去した。分散液の収率は93%であった。
数平均分子量2.7万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度5Pa・s)にカーボンブラック(Degussa製SpecialBlack4、pH3、揮発分14wt%)をワニス固形分100質量部に対して80質量部添加し、衝突型分散機であるジーナス製「Geanus PY、衝突部の最小部断面積0.032mm2」を用い、圧力を200MPaで溶液を2分割後衝突させ、再度2分割する経路を通すことを5回繰り返した。経路には、温度を管理した冷却媒体を循環させる機構を設け、導入前の液温度を40℃に制御し、衝突後の液温度が120℃を超えないように制御した。分散に要した時間は、12時間である。分散したカーボンブラック含有樹脂溶液は、目開き25μmのステンレス焼結フィルターを用いてろ過し、粗大粒子物類を除去した。分散液の収率は93%であった。
カーボンブラック含有樹脂溶液に数平均分子量3.9万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度140Pa・s)を220質量部添加し、プラネタリー型ミキサーを使用して減圧状態で30分間攪拌した。攪拌後2時間真空脱泡して、粘度が46Pa・sの塗布液を得た。
別途、外径366mm、肉厚10mm、長さ450mmのアルミニウム製円筒を用意し、ブラスト処理により、表面をRa1.0μmに粗面化した。円筒の表面には、シリコーン系離型剤(商品名:セパコート、信越化学製)を塗布し、芯体とした。
環状塗布装置を図3に示す。内径500mm、内高80mmの環状塗布槽7の底面に内径386mmの穴をあけ、底面の裏面には、内径362mmの穴を有する厚さ0.5mmの硬質ポリエチレン製の環状シール材8を取り付けた。環状塗布槽7の側面には、下から20mmの位置に、内径9mmのフッ素樹脂チューブが取り付けられる供給口を、60°間隔で6箇所設置した。
環状体5として、外径420mm、円孔6の最小部の内径367.1mm、高さ50mmのアルミニウム製のものを作製した。内壁は直線傾斜状であり、鉛直線との傾斜角は7°とした。上端には芯体と平行になる部分を2mm形成したが、その内径の真円度は8μmであった。
環状塗布装置の中央に芯体1を通し、環状体5を配置した後、加圧容器(図示せず)から0.5MPaの圧力で、環状塗布槽7に塗布液を注入した。溶液が環状塗布槽7を満たした後、溶液2の高さが50mmになった時点で、塗布液の注入を停止した。
次いで、芯体1の下にもう一つの芯体を配置し、約0.8m/分で押し上げて塗布を行った。その際、環状体5は約20mm持ち上げられた。これにより、芯体1の上には、濡れ膜厚が約500μmのPI前駆体塗膜4が形成された。
塗布後、芯体を水平にし、6rpmで回転させながら、80℃で20分間、130℃で30分間、加熱してPI前駆体塗膜を乾燥させた。これにより、厚さ約150μmのPI前駆体皮膜を得た。
次いで、芯体を垂直にし、加熱装置に入れて200℃で30分、320℃で30分加熱反応させ、PI樹脂皮膜を形成した。室温に冷えた後、皮膜を芯体から抜き取り、半導電性転写ベルトを得た。
(実施例2)
実施例1と同様の方法で分散液を作成し、数平均分子量3.9万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度140Pa・s)を160質量部添加し、プラネタリー型ミキサーを使用して減圧状態で30分間攪拌した。攪拌後2時間真空脱泡して、粘度が38Pa・sの塗布液を得た。この塗布液を使用して実施例1と同じ方法で半導電性ベルトを作製した。
実施例1と同様の方法で分散液を作成し、数平均分子量3.9万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度140Pa・s)を160質量部添加し、プラネタリー型ミキサーを使用して減圧状態で30分間攪拌した。攪拌後2時間真空脱泡して、粘度が38Pa・sの塗布液を得た。この塗布液を使用して実施例1と同じ方法で半導電性ベルトを作製した。
(実施例3)
数平均分子量2.7万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度5Pa・s)に加えたカーボンブラック(Degussa製SpecialBlack4、pH3、揮発分14wt%)の量がワニス固形分100質量部に対して50質量部であること、数平均分子量3.9万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度140Pa・s)の添加量が200質量部であること以外は、実施例1と同じとし、半導電性ベルトを作製した。
数平均分子量2.7万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度5Pa・s)に加えたカーボンブラック(Degussa製SpecialBlack4、pH3、揮発分14wt%)の量がワニス固形分100質量部に対して50質量部であること、数平均分子量3.9万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度140Pa・s)の添加量が200質量部であること以外は、実施例1と同じとし、半導電性ベルトを作製した。
(実施例4)
数平均分子量2万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度5Pa・s)に加えたカーボンブラック(Degussa製SpecialBlack4、pH3、揮発分14wt%)の量がワニス固形分100質量部に対して80質量部であること、数平均分子量3.9万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度140Pa・s)の添加量が220質量部であり、分散工程と混合工程の間の冷却温度を変更したこと以外は、実施例1と同じとし、半導電性ベルトを作製した。
数平均分子量2万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度5Pa・s)に加えたカーボンブラック(Degussa製SpecialBlack4、pH3、揮発分14wt%)の量がワニス固形分100質量部に対して80質量部であること、数平均分子量3.9万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度140Pa・s)の添加量が220質量部であり、分散工程と混合工程の間の冷却温度を変更したこと以外は、実施例1と同じとし、半導電性ベルトを作製した。
(実施例5)
数平均分子量2.7万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度5Pa・s)に加えたカーボンブラック(Degussa製SpecialBlack4、pH3、揮発分14wt%)の量がワニス固形分100質量部に対して80質量部であること、数平均分子量3.5万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度140Pa・s)の添加量が220質量部であり、分散工程と混合工程の間の冷却温度を変更したこと以外は、実施例1と同じとし、半導電性ベルトを作製した。
数平均分子量2.7万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度5Pa・s)に加えたカーボンブラック(Degussa製SpecialBlack4、pH3、揮発分14wt%)の量がワニス固形分100質量部に対して80質量部であること、数平均分子量3.5万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度140Pa・s)の添加量が220質量部であり、分散工程と混合工程の間の冷却温度を変更したこと以外は、実施例1と同じとし、半導電性ベルトを作製した。
(実施例6)
カーボンブラック(Degussa製SpecialBlack4、pH3、揮発分14wt%)をケッチェンブラックEC(ライオン社製)に変えた以外は、実施例1と同じとし、半導電性ベルトを作製した。
カーボンブラック(Degussa製SpecialBlack4、pH3、揮発分14wt%)をケッチェンブラックEC(ライオン社製)に変えた以外は、実施例1と同じとし、半導電性ベルトを作製した。
(比較例1)
数平均分子量3.3万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度98Pa・s)にカーボンブラック(Degussa製SpecialBlack4、pH3、揮発分14wt%)をワニス固形分100質量部に対して80質量部添加し、衝突型分散機であるジーナス製「Geanus PY、衝突部の最小部断面積0.032mm2」を用い、圧力を200MPaで溶液を2分割後衝突させ、再度2分割する経路を通した。さらに経路には、温度を管理した冷却媒体を循環させる機構を設け、導入前の液温度が40℃を超えないように制御し、衝突後の液温度が120℃を超えないように制御した。分散に要した時間は、24時間である。分散したカーボンブラック含有樹脂溶液は、目開き25μmのステンレス焼結フィルターを用いてろ過し、粗大粒子物類を除去した。分散液の収率は70%であった。
数平均分子量3.3万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度98Pa・s)にカーボンブラック(Degussa製SpecialBlack4、pH3、揮発分14wt%)をワニス固形分100質量部に対して80質量部添加し、衝突型分散機であるジーナス製「Geanus PY、衝突部の最小部断面積0.032mm2」を用い、圧力を200MPaで溶液を2分割後衝突させ、再度2分割する経路を通した。さらに経路には、温度を管理した冷却媒体を循環させる機構を設け、導入前の液温度が40℃を超えないように制御し、衝突後の液温度が120℃を超えないように制御した。分散に要した時間は、24時間である。分散したカーボンブラック含有樹脂溶液は、目開き25μmのステンレス焼結フィルターを用いてろ過し、粗大粒子物類を除去した。分散液の収率は70%であった。
カーボンブラック含有樹脂溶液に数平均分子量3.9万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度140Pa・s)を220質量部添加し、プラネタリー型ミキサーを使用して減圧状態で30分間攪拌した。攪拌後2時間真空脱泡して、粘度が122Pa・sの塗布液を得た。この塗布液を使用して実施例1と同じ方法で半導電性ベルトを作製した。
(比較例2)
数平均分子量1.8万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度98Pa・s)にカーボンブラック(Degussa製SpecialBlack4、pH3、揮発分14wt%)をワニス固形分100質量部に対して80質量部添加し、衝突型分散機であるジーナス製「Geanus PY、衝突部の最小部断面積0.032mm2」を用い、圧力を200MPaで溶液を2分割後衝突させ、再度2分割する経路を通した。さらに経路には、温度を管理した冷却媒体を循環させる機構を設け、導入前の液温度が40℃を超えないように制御し、衝突後の液温度が120℃を超えないように制御した。分散に要した時間は、24時間である。分散したカーボンブラック含有樹脂溶液は、目開き25μmのステンレス焼結フィルターを用いてろ過し、粗大粒子物類を除去した。分散液の収率は93%であった。
数平均分子量1.8万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度98Pa・s)にカーボンブラック(Degussa製SpecialBlack4、pH3、揮発分14wt%)をワニス固形分100質量部に対して80質量部添加し、衝突型分散機であるジーナス製「Geanus PY、衝突部の最小部断面積0.032mm2」を用い、圧力を200MPaで溶液を2分割後衝突させ、再度2分割する経路を通した。さらに経路には、温度を管理した冷却媒体を循環させる機構を設け、導入前の液温度が40℃を超えないように制御し、衝突後の液温度が120℃を超えないように制御した。分散に要した時間は、24時間である。分散したカーボンブラック含有樹脂溶液は、目開き25μmのステンレス焼結フィルターを用いてろ過し、粗大粒子物類を除去した。分散液の収率は93%であった。
カーボンブラック含有樹脂溶液に数平均分子量3.9万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度140Pa・s)を220質量部添加し、プラネタリー型ミキサーを使用して減圧状態で30分間攪拌した。攪拌後2時間真空脱泡して塗布液を得た。この塗布液を使用して実施例1と同じ方法で半導電性ベルトを作製した。
(比較例3)
実施例1と同様の方法で分散液を作成し、数平均分子量4.3万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度200Pa・s)を220質量部添加し、プラネタリー型ミキサーを使用して減圧状態で30分間攪拌した。攪拌後2時間真空脱泡して塗布液を得た。この塗布液を使用して実施例1と同じ方法で半導電性ベルトを作製した。
実施例1と同様の方法で分散液を作成し、数平均分子量4.3万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度200Pa・s)を220質量部添加し、プラネタリー型ミキサーを使用して減圧状態で30分間攪拌した。攪拌後2時間真空脱泡して塗布液を得た。この塗布液を使用して実施例1と同じ方法で半導電性ベルトを作製した。
(比較例4)
実施例1と同様の方法で分散液を作成し、数平均分子量3.3万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度110Pa・s)を220質量部添加し、プラネタリー型ミキサーを使用して減圧状態で30分間攪拌した。攪拌後2時間真空脱泡して塗布液を得た。この塗布液を使用して実施例1と同じ方法で半導電性ベルトを作製した。
実施例1と同様の方法で分散液を作成し、数平均分子量3.3万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度110Pa・s)を220質量部添加し、プラネタリー型ミキサーを使用して減圧状態で30分間攪拌した。攪拌後2時間真空脱泡して塗布液を得た。この塗布液を使用して実施例1と同じ方法で半導電性ベルトを作製した。
(比較例5)
数平均分子量2.7万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度5Pa・s)にカーボンブラック(Degussa製SpecialBlack4、pH3、揮発分14wt%)をワニス固形分100質量部に対して25質量部添加し、衝突型分散機であるジーナス製「Geanus PY、衝突部の最小部断面積0.032mm2」を用い、圧力を200MPaで溶液を2分割後衝突させ、再度2分割する経路を5回通過させて分散した。分散に要した時間は、14時間である。分散したカーボンブラック含有樹脂溶液は、目開き25μmのステンレス焼結フィルターを用いてろ過し、粗大粒子物類を除去し、塗布液を得た。この塗布液を使用して実施例1と同じ方法で半導電性ベルトを作製した。
数平均分子量2.7万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度5Pa・s)にカーボンブラック(Degussa製SpecialBlack4、pH3、揮発分14wt%)をワニス固形分100質量部に対して25質量部添加し、衝突型分散機であるジーナス製「Geanus PY、衝突部の最小部断面積0.032mm2」を用い、圧力を200MPaで溶液を2分割後衝突させ、再度2分割する経路を5回通過させて分散した。分散に要した時間は、14時間である。分散したカーボンブラック含有樹脂溶液は、目開き25μmのステンレス焼結フィルターを用いてろ過し、粗大粒子物類を除去し、塗布液を得た。この塗布液を使用して実施例1と同じ方法で半導電性ベルトを作製した。
(比較例6)
数平均分子量2.7万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度5Pa・s)に加えたカーボンブラック(Degussa製SpecialBlack4、pH3、揮発分14wt%)の量がワニス固形分100質量部に対して50質量部であること、数平均分子量3.9万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度140Pa・s)の添加量が100質量部であること以外は、実施例1と同じとし、半導電性ベルトを作製した。
数平均分子量2.7万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度5Pa・s)に加えたカーボンブラック(Degussa製SpecialBlack4、pH3、揮発分14wt%)の量がワニス固形分100質量部に対して50質量部であること、数平均分子量3.9万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度140Pa・s)の添加量が100質量部であること以外は、実施例1と同じとし、半導電性ベルトを作製した。
(比較例7)
使用する材料及び配合比は実施例1と同様にしたが、分散する経路に温度を管理した冷却媒体を循環させる機構を設けずに分散を実施し、実施例1と同様の方法で半導電性ベルトを作製した。
使用する材料及び配合比は実施例1と同様にしたが、分散する経路に温度を管理した冷却媒体を循環させる機構を設けずに分散を実施し、実施例1と同様の方法で半導電性ベルトを作製した。
(比較例8)
数平均分子量3.9万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度140Pa・s)にカーボンブラック(Degussa製SpecialBlack4、pH3、揮発分14wt%)をワニス固形分100質量部に対して80質量部添加し、衝突型分散機であるジーナス製「Geanus PY、衝突部の最小部断面積0.032mm2」を用い、圧力を200MPaで溶液を2分割後衝突させ、再度2分割する経路を通すことを5回繰り返した。経路には、温度を管理した冷却媒体を循環させる機構を設け、導入前の液温度を40℃に制御し、衝突後の液温度が120℃を超えないように制御した以外は、実施例1と同様の方法に準じた。但し、カーボンブラックは分散せず、半導電性ベルトは作製できなかった。
数平均分子量3.9万のPI前駆体ワニス(ビフェニー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からなるポリアミド酸のNMP溶液で、イミド転化後の固形分率が18wt%、粘度140Pa・s)にカーボンブラック(Degussa製SpecialBlack4、pH3、揮発分14wt%)をワニス固形分100質量部に対して80質量部添加し、衝突型分散機であるジーナス製「Geanus PY、衝突部の最小部断面積0.032mm2」を用い、圧力を200MPaで溶液を2分割後衝突させ、再度2分割する経路を通すことを5回繰り返した。経路には、温度を管理した冷却媒体を循環させる機構を設け、導入前の液温度を40℃に制御し、衝突後の液温度が120℃を超えないように制御した以外は、実施例1と同様の方法に準じた。但し、カーボンブラックは分散せず、半導電性ベルトは作製できなかった。
(評価)
上記実施例において以下の評価を行った。結果を表1に示す。
−表面抵抗率−
表面抵抗率の測定は、図1に示す円形電極(三菱油化(株)製ハイレスターIPのHRプローブ:円柱状電極部Cの外径Φ16mm、リング状電極部Dの内径Φ30mm、外径Φ40mm)を用い、電圧100Vを印加し、10秒後の電流値を求めて算出した。
上記実施例において以下の評価を行った。結果を表1に示す。
−表面抵抗率−
表面抵抗率の測定は、図1に示す円形電極(三菱油化(株)製ハイレスターIPのHRプローブ:円柱状電極部Cの外径Φ16mm、リング状電極部Dの内径Φ30mm、外径Φ40mm)を用い、電圧100Vを印加し、10秒後の電流値を求めて算出した。
−画像濃度ムラ−
各例で得られたポリイミドベルトを図4に示すDPC2220(富士ゼロックス社製)に組み込み、ハーフトーン(マゼンタ30%)の画像をA3縦用紙に転写した画像を目視にて観察し、以下の基準により判定を行った。
<判定基準>
◎:濃度ムラ無し
○:濃度ムラわずかにあり
△:濃度ムラ有り
×:評価不能
各例で得られたポリイミドベルトを図4に示すDPC2220(富士ゼロックス社製)に組み込み、ハーフトーン(マゼンタ30%)の画像をA3縦用紙に転写した画像を目視にて観察し、以下の基準により判定を行った。
<判定基準>
◎:濃度ムラ無し
○:濃度ムラわずかにあり
△:濃度ムラ有り
×:評価不能
−引張り弾性率−
引張り弾性率は、JIS K6301に準拠し、ダンベル3号打ち抜き試験片(幅5mm)を測定した。
引張り弾性率は、JIS K6301に準拠し、ダンベル3号打ち抜き試験片(幅5mm)を測定した。
−耐折強度−
耐折強度は、JIS P8110に準拠し、試験片(幅15mm、長さ110mm)が破断するまでの折り曲げ回数を測定した。2700回以上を合格(◎)とした。
耐折強度は、JIS P8110に準拠し、試験片(幅15mm、長さ110mm)が破断するまでの折り曲げ回数を測定した。2700回以上を合格(◎)とした。
−ベルト破断耐久性−
ベルト破断耐久性は、転写ベルトを図4に示すDocu Centre Color 400(富士ゼロックス社製)を改造したベルト破断耐久性評価装置に組み込み、連続走行させ転写ベルトに破断が生じるまでの回転数を測定した。
ベルト破断耐久性は、転写ベルトを図4に示すDocu Centre Color 400(富士ゼロックス社製)を改造したベルト破断耐久性評価装置に組み込み、連続走行させ転写ベルトに破断が生じるまでの回転数を測定した。
本発明の活用例として、耐熱性、高強度および導電性を必要とするベルト用途への適用、例えば、帯電防止部材、電磁波遮蔽部材へ適用することができ、また、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置に用いられるベルトへの適用もある。
200 画像形成装置、400 ハウジング、401a〜401d 電子写真感光体、402a〜402d 帯電ロール、403 露光装置、404a〜404d 現像装置、405a〜405d トナーカートリッジ、409 中間転写ベルト、410a〜410d 1次転写ロール、411 トレイ(被転写媒体トレイ)、413 2次転写ロール、414 定着ロール、415a〜415d、416 クリーニングブレード、500 被転写媒体。
Claims (3)
- 数平均分子量が20000〜27000の耐熱性樹脂(A)と、数平均分子量が35000〜40000の耐熱性樹脂(B)とが含有され、前記耐熱性樹脂(B)が前記耐熱性樹脂(A)100質量部に対して150〜220質量部含有され、引張弾性率が3500〜8000MPaである樹脂層を有することを特徴とする樹脂ベルト。
- 像担持体と、該像担持体表面を帯電する帯電手段と、前記像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像をトナーにより現像してトナー像とする現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記トナー像を記録媒体に定着する定着手段とを有し、
前記転写手段に、数平均分子量が20000〜27000の耐熱性樹脂(A)と、数平均分子量が35000〜40000の耐熱性樹脂(B)とが含有され、前記耐熱性樹脂(B)が前記耐熱性樹脂(A)100質量部に対して150〜220質量部含有され、引張弾性率が3500〜8000MPaである樹脂層を有する樹脂ベルトを備えることを特徴とする画像形成装置。 - 数平均分子量が20000〜27000の耐熱性樹脂(A)を含有する溶液中にカーボンブラックを分散させる分散工程と、数平均分子量が35000〜40000の耐熱性樹脂(B)を含有する溶液を混合する混合工程と、該混合工程後の溶液を芯体に塗布する塗布工程と、該塗布工程後の溶液を加熱焼成処理する加熱焼成工程とを有することを特徴とする樹脂ベルトの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006215624A JP2008040231A (ja) | 2006-08-08 | 2006-08-08 | 樹脂ベルト及びそれを備えた画像形成装置、並びに樹脂ベルトの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006215624A JP2008040231A (ja) | 2006-08-08 | 2006-08-08 | 樹脂ベルト及びそれを備えた画像形成装置、並びに樹脂ベルトの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008040231A true JP2008040231A (ja) | 2008-02-21 |
Family
ID=39175295
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006215624A Pending JP2008040231A (ja) | 2006-08-08 | 2006-08-08 | 樹脂ベルト及びそれを備えた画像形成装置、並びに樹脂ベルトの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008040231A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011059545A (ja) * | 2009-09-14 | 2011-03-24 | Ricoh Co Ltd | 中間転写体の製造方法、及びそれを用いた画像形成装置 |
JP2016057525A (ja) * | 2014-09-11 | 2016-04-21 | 富士ゼロックス株式会社 | 半導電性フィルム、中間転写体、用紙搬送ベルト、及び画像形成装置 |
-
2006
- 2006-08-08 JP JP2006215624A patent/JP2008040231A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011059545A (ja) * | 2009-09-14 | 2011-03-24 | Ricoh Co Ltd | 中間転写体の製造方法、及びそれを用いた画像形成装置 |
JP2016057525A (ja) * | 2014-09-11 | 2016-04-21 | 富士ゼロックス株式会社 | 半導電性フィルム、中間転写体、用紙搬送ベルト、及び画像形成装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4470974B2 (ja) | 無端ベルト、その製造方法および画像形成装置 | |
JP2009237157A (ja) | ポリアミック酸組成物、ポリイミド無端ベルト及びその製造方法、画像形成装置 | |
JP2013181136A (ja) | ポリイミド前駆体組成物、無端ベルトの製造方法、及び画像形成装置 | |
JP6798154B2 (ja) | 無端ベルト、画像形成装置、及び無端ベルトユニット | |
JP4123296B2 (ja) | 中間転写ベルト及びその製造方法、並びに、画像形成装置 | |
JP5092337B2 (ja) | 無端ベルト及びその製造方法、画像形成装置、中間転写ベルト、転写搬送ベルト、並びに、搬送装置 | |
JP6900844B2 (ja) | 無端ベルト、画像形成装置、無端ベルトユニット、及びポリイミド樹脂成形体 | |
JP2011065020A (ja) | ポリイミド系高分子組成物、ポリイミド無端ベルト、ポリイミド無端ベルトの製造方法、ベルトユニットおよび画像形成装置 | |
JP2008116838A (ja) | ポリイミド樹脂製無端ベルト及びそれを備えた画像形成装置、並びにポリイミド樹脂製無端ベルトの製造方法 | |
JP5747535B2 (ja) | 円筒状成形体及びその製造方法、円筒状成形体ユニット、画像形成装置用部材、画像形成装置、並びに樹脂組成物 | |
JP4858275B2 (ja) | 無端ベルトの製造方法、及び画像形成装置 | |
JP6996090B2 (ja) | 電子写真装置用転写ベルト、画像形成装置及び転写ベルトユニット | |
JP4876372B2 (ja) | カーボンブラックの精製方法 | |
JP2008040231A (ja) | 樹脂ベルト及びそれを備えた画像形成装置、並びに樹脂ベルトの製造方法 | |
JP2002148957A (ja) | 中間転写体、画像形成装置、及び中間転写体の製造方法 | |
JP5103800B2 (ja) | ポリアミック酸組成物の製造方法およびポリイミド無端ベルトの製造方法 | |
JP4356508B2 (ja) | ポリアミック酸組成物、並びに画像形成装置、それを用いたポリイミド無端ベルト及びその製造方法 | |
JP4285332B2 (ja) | ポリイミド無端ベルト、及び画像形成装置 | |
JP6269732B2 (ja) | ポリイミド前駆体組成物、ポリイミド成形体、及び画像形成装置 | |
JP5157330B2 (ja) | 成形用芯体、シームレス管状物の製造方法 | |
JP2018146635A (ja) | 電子写真装置用無端ベルト、画像形成装置、及び、無端ベルトユニット | |
JP6515629B2 (ja) | 導電性ロール、帯電装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び導電性ロールの製造方法 | |
JP5910223B2 (ja) | ポリアミック酸組成物、無端ベルト及びその製造方法、画像形成装置 | |
JP2005084169A (ja) | ポリイミドフィルム、及びこれを有する転写ロール、転写搬送ベルト、中間転写体、並びにこれらを備えた画像形成装置 | |
JP5958369B2 (ja) | ポリイミド前駆体組成物、ポリイミド前駆体組成物の製造方法、転写ベルト、転写ベルトの製造方法、転写ベルトユニット、及び画像形成装置 |