JP2008116653A - 画像形成装置用転写ベルトおよび画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ポリイミドなどの樹脂にカーボンブラック等の導電性フィラーを分散させた単層無端ベルトにおいて、ベルト材の表面抵抗率や体積抵抗率を制御する場合、所望の抵抗値を安定して得ることは難しく、出力画像上に濃度ムラや白抜けが発生する。光学的反射濃度センサなどの検知器によって検知された反射光強度に基づいて作像条件を調整しようとする場合は、ベルトの光沢度が低いと作像条件の適切な補正が行えない。
【解決手段】2層以上の積層無端ベルトにおいて、画像形成領域は外部から絶縁破壊電界に満たない垂直電界を印加した際に、局所的な放電光が観察される面積5mm2以上の島状領域が同時複数個存在せず、且つ、非画像形成領域はJIS Z 8741(入射角60度)に準拠して測定される反射光沢度が90%以上であるように構成する。
【選択図】図2
【解決手段】2層以上の積層無端ベルトにおいて、画像形成領域は外部から絶縁破壊電界に満たない垂直電界を印加した際に、局所的な放電光が観察される面積5mm2以上の島状領域が同時複数個存在せず、且つ、非画像形成領域はJIS Z 8741(入射角60度)に準拠して測定される反射光沢度が90%以上であるように構成する。
【選択図】図2
Description
本発明は、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に関する。
電子写真方式の複写機やプリンタ等における画像形成プロセスでは、感光体上に現像されたトナー画像は、感光体と中間転写ベルトや転写搬送ベルトとの間に形成される転写電界によって、中間転写ベルトや記録材に転写される。
種々の転写ベルトが考案されており、無端ベルトとしては、樹脂で構成されるベース中に導電性フィラーが分散されているベルトが一般的で、ベースの樹脂としては、引張強度が強く、耐熱性に優れ、高耐久である等の機械的特性に優れたポリイミド系樹脂を用いるものが多い。さらに、前記ベース樹脂にカーボンブラック等の導電性フィラーを分散させ、転写ベルトの体積抵抗や表面抵抗といった電気特性を制御した転写ベルトが実現されている。またさらに、機械特性や電気特性が、各々異なる層を、積層することにより、記録材の搬送性、分離性を両立すると同時に安定して良好な出力画像を得ることが出来る転写ベルトが提案されている(例えば、特許文献1 参照。)。
種々の転写ベルトが考案されており、無端ベルトとしては、樹脂で構成されるベース中に導電性フィラーが分散されているベルトが一般的で、ベースの樹脂としては、引張強度が強く、耐熱性に優れ、高耐久である等の機械的特性に優れたポリイミド系樹脂を用いるものが多い。さらに、前記ベース樹脂にカーボンブラック等の導電性フィラーを分散させ、転写ベルトの体積抵抗や表面抵抗といった電気特性を制御した転写ベルトが実現されている。またさらに、機械特性や電気特性が、各々異なる層を、積層することにより、記録材の搬送性、分離性を両立すると同時に安定して良好な出力画像を得ることが出来る転写ベルトが提案されている(例えば、特許文献1 参照。)。
電子写真の転写プロセスにおいて、ハーフトーン画像などで発生する濃度ムラや出力画像が所々白く抜ける現象(以下、白抜けと記す)が課題として挙げられる。前記濃度ムラや白抜けに対して、いくつか改善案が出されている。
特許文献2では、転写ベルト表面の微小な凹凸や表面抵抗のばらつきが、濃度ムラや白抜けの原因であると考え、導電性フィラーとして慣用のカーボンブラックに代えて、平均粒子径が所定値以下の導電性金属酸化物を用いることにより、表面抵抗率の調整を容易にし、樹脂材料中の金属酸化物分布が一様となり、またフィルム表面の凹凸が抑制されるため、白抜けが抑制可能であるとしている。
特許文献2では、転写ベルト表面の微小な凹凸や表面抵抗のばらつきが、濃度ムラや白抜けの原因であると考え、導電性フィラーとして慣用のカーボンブラックに代えて、平均粒子径が所定値以下の導電性金属酸化物を用いることにより、表面抵抗率の調整を容易にし、樹脂材料中の金属酸化物分布が一様となり、またフィルム表面の凹凸が抑制されるため、白抜けが抑制可能であるとしている。
さらにまた、白抜けの原因は、ポリイミド樹脂に残留した溶媒に起因しており、比較的厚いトナー層を保持した中間転写ベルト部位の表面抵抗率がその周辺部より低下していると考え、ポリイミド樹脂の残留溶媒量を所定値以上に低下させることによって、白抜けの発生を防止できることを見いだし、転写ベルトのフィルム成形時に残留する溶媒量が1.0ppm以下である、導電剤分散のポリイミド樹脂から構成されることを提案したものがある(例えば、特許文献3 参照。)。
一方、転写ベルトの表面抵抗率や体積抵抗率といったベルトの電気特性を制御することにより、出力画像の濃度ムラや白抜けを抑制する転写ベルトが種々提案されており、転写ムラ観察装置を用い、転写ベルトの放電光を観測することにより得られた知見に基づき、出力画像の濃度ムラや白抜けを抑制するベルト材を実現している。
一方、転写ベルトの表面抵抗率や体積抵抗率といったベルトの電気特性を制御することにより、出力画像の濃度ムラや白抜けを抑制する転写ベルトが種々提案されており、転写ムラ観察装置を用い、転写ベルトの放電光を観測することにより得られた知見に基づき、出力画像の濃度ムラや白抜けを抑制するベルト材を実現している。
一方、画像形成装置内の現像剤を始めとする部材や被転写材として使用される紙の特性は、環境や経時劣化によって大きく変動するため、通常カラー画像形成装置では安定した画像が得られるように作像条件の調整が行われる。調整を行う手法としては、中間転写ベルト上に種々のテストパターンを印字し、光学的反射濃度センサやCCDなどの検知器によって検知された反射光強度に基づいて補正を行うのが一般的であり、具体的には、予め測定された中間転写ベルト上のトナー濃度と反射光強度との相関関係を使って、テストパターンに対して検知器で検知された反射光強度からトナー濃度を推定し、帯電、露光、現像、転写などのプロセス条件を補正し、高画質の画像を安定して持続させている(例えば、特許文献4 参照。)。
しかしながら、ポリイミドなどの樹脂にカーボンブラック等の導電性フィラーを分散させた単層無端ベルトにおいて、ベルト材の表面抵抗率や体積抵抗率を制御する場合、樹脂材料等の高分子中にカーボンブラックを添加していくと、添加量が少量のうちは導電率が小さく、ある閾値から導電性が急激に上昇する為、所望の抵抗値を安定して得ることは難しく、また樹脂中の導電性フィラーの分布を制御することは技術的に困難であり、ベルトの抵抗にムラが生じ、出力画像上に濃度ムラや白抜けが発生するという残課題がある。
さらに、光学的反射濃度センサやCCDなどの検知器によって検知された反射光強度に基づいて作像条件を調整しようとする場合は、検知器の感度が中間転写ベルトの表面の光沢度に依存するため、光沢度の低い材料を中間転写ベルトとして使った場合は、十分な反射強度コントラストが得られず、検知精度が低くなり、作像条件の適切な補正が行えないという課題がある。
さらに、光学的反射濃度センサやCCDなどの検知器によって検知された反射光強度に基づいて作像条件を調整しようとする場合は、検知器の感度が中間転写ベルトの表面の光沢度に依存するため、光沢度の低い材料を中間転写ベルトとして使った場合は、十分な反射強度コントラストが得られず、検知精度が低くなり、作像条件の適切な補正が行えないという課題がある。
例えば、PVDFのような樹脂は、結晶化度によって光沢度が変化するために、これを表面に有するベルトなどでは製造ロットによって光沢度が異なる、あるいは、樹脂そのものの光沢度が低いために、適切な作像条件のコントロールが行われないといった残問題がある。ちなみに、光沢度の評価は、JIS Z 8741に規定される方法、すなわち、「可視光を60度で入射したときの反射率が10%となる屈折率1.567のガラス面を光沢度100とする」という定義にしたがって測定する。
本発明は、これらの状況を鑑みてなされたものであり、転写ベルトの微視的電気特性の測定で得られた知見に基づき開発される、濃度ムラや白抜けを発生しない転写ベルトであり、且つ、適切な作像条件のコントロールを可能とする転写ベルトを提案するものである。
本発明は、これらの状況を鑑みてなされたものであり、転写ベルトの微視的電気特性の測定で得られた知見に基づき開発される、濃度ムラや白抜けを発生しない転写ベルトであり、且つ、適切な作像条件のコントロールを可能とする転写ベルトを提案するものである。
請求項1に記載の発明では、電子写真方式の画像形成装置に用いられる少なくとも表層と基層を有する2層以上の積層転写ベルトであって、前記積層転写ベルトのうち画像を形成すべき最大領域を画像形成領域とし、該画像形成領域以外の領域のうちテストパターンを形成すべき領域をパターン形成領域とし、それ以外の領域を非画像形成領域とした時、前記表層を、少なくとも、前記画像形成領域には形成し、前記パターン形成領域には形成しないことを特徴とする。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の積層転写ベルトにおいて、前記画像形成領域に外部から絶縁破壊電界に満たない垂直電界を印加した際、任意の位置における観察領域3cm2の範囲内において観察される、局所的な放電光により形成される面積5mm2以上の島状領域が1個以下であることを特徴とする。
請求項3に記載の発明では、請求項1に記載の積層転写ベルトにおいて、前記パターン形成領域の表面は、JIS Z 8741(入射角60度)に準拠して測定される反射光沢度が90%以上であることを特徴とする。
請求項3に記載の発明では、請求項1に記載の積層転写ベルトにおいて、前記パターン形成領域の表面は、JIS Z 8741(入射角60度)に準拠して測定される反射光沢度が90%以上であることを特徴とする。
請求項4に記載の発明では、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の積層転写ベルトにおいて、前記表層は、イオン導電剤を含むことを特徴とする。
請求項5に記載の発明では、請求項1ないし4のいずれか1つに記載の積層転写ベルトにおいて、前記基層は、ポリイミド、または、ポリアミドイミドにより構成されることを特徴とする。
請求項6に記載の発明では、請求項1ないし5のいずれか1つに記載の積層転写ベルトにおいて、前記表層と基層の間に中間層を有することを特徴とする。
請求項7に記載の発明では、請求項6に記載の積層転写ベルトにおいて、前記中間層は前記非画像形成領域にも形成されていることを特徴とする。
請求項8に記載の発明では、請求項6または7に記載の積層転写ベルトにおいて、前記中間層は前記パターン形成領域にも形成されており、前記基層と前記中間層の積層された状態で、前記パターン形成領域の表面は、JIS Z 8741(入射角60度)に準拠して測定される反射光沢度が90%以上であることを特徴とする。
請求項9に記載の発明では、請求項1ないし8のいずれか1つに記載の積層転写ベルトを備えた画像形成装置を特徴とする。
請求項10に記載の発明では、請求項9に記載の画像形成装置において、前記積層転写ベルトの前記パターン形成領域に対向する位置に光学的反射濃度センサを備えたことを特徴とする。
請求項5に記載の発明では、請求項1ないし4のいずれか1つに記載の積層転写ベルトにおいて、前記基層は、ポリイミド、または、ポリアミドイミドにより構成されることを特徴とする。
請求項6に記載の発明では、請求項1ないし5のいずれか1つに記載の積層転写ベルトにおいて、前記表層と基層の間に中間層を有することを特徴とする。
請求項7に記載の発明では、請求項6に記載の積層転写ベルトにおいて、前記中間層は前記非画像形成領域にも形成されていることを特徴とする。
請求項8に記載の発明では、請求項6または7に記載の積層転写ベルトにおいて、前記中間層は前記パターン形成領域にも形成されており、前記基層と前記中間層の積層された状態で、前記パターン形成領域の表面は、JIS Z 8741(入射角60度)に準拠して測定される反射光沢度が90%以上であることを特徴とする。
請求項9に記載の発明では、請求項1ないし8のいずれか1つに記載の積層転写ベルトを備えた画像形成装置を特徴とする。
請求項10に記載の発明では、請求項9に記載の画像形成装置において、前記積層転写ベルトの前記パターン形成領域に対向する位置に光学的反射濃度センサを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、出力画像に白抜けや濃度ムラが発生せず、安定したプロコン制御が実現されることにより経時で安定した画質を保つことが出来る。
本発明の実施にあたり、まず本発明に関わる転写ベルトの外周表面の構成、放電ムラ観察手法、出力画像の評価手法、および特性値評価手法について説明する。
<転写ベルトの外周表面の構成>
図8は転写ベルトの表面を画像形成領域と、パターン形成領域と、非画像形成領域に分けて表した概略図である。
画像形成領域とは、転写ベルト表面領域において画像形成装置が印字可能な最大領域を含む領域であり、転写ベルト上に転写される最大画像領域を含む領域のことを指す。そして、パターン形成領域とは、プロコン制御用のテストパターンが転写される領域である。
また、非画像形成領域とは、転写ベルト表面領域について前記画像形成領域、およびパターン形成領域以外の領域のことを指す。それぞれの領域は互いに重複部分を持たない。
<転写ベルトの外周表面の構成>
図8は転写ベルトの表面を画像形成領域と、パターン形成領域と、非画像形成領域に分けて表した概略図である。
画像形成領域とは、転写ベルト表面領域において画像形成装置が印字可能な最大領域を含む領域であり、転写ベルト上に転写される最大画像領域を含む領域のことを指す。そして、パターン形成領域とは、プロコン制御用のテストパターンが転写される領域である。
また、非画像形成領域とは、転写ベルト表面領域について前記画像形成領域、およびパターン形成領域以外の領域のことを指す。それぞれの領域は互いに重複部分を持たない。
図9は転写ベルトをシート状に展開したときの概略図である。
画像形成領域とパターン形成領域と非画像形成領域の配置を示した。
同図において、構成Aは転写ベルト片側端部にパターン形成領域と非画像形成領域を配置した構成であり、構成Bは転写ベルト周方向の一部にパターン形成領域と非画像形成領域を配置した構成であり、構成Cは転写ベルト両側端部にパターン形成領域と非画像形成領域を配置した構成であり、構成Dは転写ベルトの(両側と片側を含む)端部にパターン形成領域と非画像形成領域を配置した構成である。なお、構成A,B,C,Dにおいて、画像形成領域は少なくとも最大印字領域を含む領域である。画像形成領域とパターン形成領域と非画像形成領域の配置は種々考えられるが、これに限られるものではない。画像形成領域は外部から絶縁破壊電界に満たない垂直電界を印加した際に、任意の位置における観察領域3cm2の範囲内において観察される、局所的な放電光により形成される面積5mm2以上の島状領域が1個以下である部材を用い、パターン形成領域は反射光沢度(60度測定)が90%以上である部材を用いるものであれば良く、画像形成領域とパターン形成領域と非画像形成領域の配置や非画像形成領域の面積に制限は無い。
画像形成領域とパターン形成領域と非画像形成領域の配置を示した。
同図において、構成Aは転写ベルト片側端部にパターン形成領域と非画像形成領域を配置した構成であり、構成Bは転写ベルト周方向の一部にパターン形成領域と非画像形成領域を配置した構成であり、構成Cは転写ベルト両側端部にパターン形成領域と非画像形成領域を配置した構成であり、構成Dは転写ベルトの(両側と片側を含む)端部にパターン形成領域と非画像形成領域を配置した構成である。なお、構成A,B,C,Dにおいて、画像形成領域は少なくとも最大印字領域を含む領域である。画像形成領域とパターン形成領域と非画像形成領域の配置は種々考えられるが、これに限られるものではない。画像形成領域は外部から絶縁破壊電界に満たない垂直電界を印加した際に、任意の位置における観察領域3cm2の範囲内において観察される、局所的な放電光により形成される面積5mm2以上の島状領域が1個以下である部材を用い、パターン形成領域は反射光沢度(60度測定)が90%以上である部材を用いるものであれば良く、画像形成領域とパターン形成領域と非画像形成領域の配置や非画像形成領域の面積に制限は無い。
図1は放電ムラ観察装置の概略図である。
同図において符号1はサンプルシート、2は電極、3はCCDを内蔵するビデオカメラ、4はイメージインテンシファイア、5はミラー、7は透明電極、8はステージ、9はレンズ、10はレンズ、11はアンプ、12はステッピングモータ、13はステッピングモータコントローラ、14はパソコンをそれぞれ示す。
<放電領域の評価>
−放電ムラ観察装置−
「放電ムラ観察装置」を用い、転写ベルトに絶縁破壊電界に満たない垂直電界を印加した際の、転写ベルト表面上の放電光の観察を行った。
同図に示すように、「放電ムラ観察装置」は、観察対象である転写ベルトなどから切り出したサンプルシート1を電極2の上に置き、電極2に外部から電圧を印加することによってサンプルシート1とアースに短絡されたITO(Indium-Tin-Oxide)電極7との間に発生する放電光を、ミラー5を介してイメージインテンシファイア4に導入し、増倍された放電画像を、CCDを内蔵するビデオカメラ3などで取り込む構成となっている。この装置では、微小な発光を捕らえることを目的として、イメージインテンシファイア4(浜松フォトニクス(株)社製V1366P)を2つ直列に並べており、それぞれのイメージインテンシファイアの入口側に像を結像するためにレンズ9(PENTAX社製、smc PENTAX-A DENTAL MACRO 1:4 100mm)とレンズ10(PENTAX社製、smc PENTAX-FA 1:2.8 50mm MACRO)が配設されている。サンプルシート1と透明電極7との距離は、ステッピングモータ12を用いてステージ8を動かすことにより、1μmのオーダーで制御され、ステッピングモータ12はステッピングモータコントローラ13(駿河精機(株)製ステッピングモータコントローラD70)を介して、パソコン14で制御される。なお、電極2に印加されるバイアスについても、アンプ11(トレック社製、MODEL677A)を介してパソコン14で制御しており、最大ルミナンスゲインが6×104[ft−L/ft−c]のイメージインテンシファイアを直列に配置し、計算上3×109を超えるルミナンスゲインを得ることで、サンプルシート上の微細な放電光をも可視化することに成功している。
同図において符号1はサンプルシート、2は電極、3はCCDを内蔵するビデオカメラ、4はイメージインテンシファイア、5はミラー、7は透明電極、8はステージ、9はレンズ、10はレンズ、11はアンプ、12はステッピングモータ、13はステッピングモータコントローラ、14はパソコンをそれぞれ示す。
<放電領域の評価>
−放電ムラ観察装置−
「放電ムラ観察装置」を用い、転写ベルトに絶縁破壊電界に満たない垂直電界を印加した際の、転写ベルト表面上の放電光の観察を行った。
同図に示すように、「放電ムラ観察装置」は、観察対象である転写ベルトなどから切り出したサンプルシート1を電極2の上に置き、電極2に外部から電圧を印加することによってサンプルシート1とアースに短絡されたITO(Indium-Tin-Oxide)電極7との間に発生する放電光を、ミラー5を介してイメージインテンシファイア4に導入し、増倍された放電画像を、CCDを内蔵するビデオカメラ3などで取り込む構成となっている。この装置では、微小な発光を捕らえることを目的として、イメージインテンシファイア4(浜松フォトニクス(株)社製V1366P)を2つ直列に並べており、それぞれのイメージインテンシファイアの入口側に像を結像するためにレンズ9(PENTAX社製、smc PENTAX-A DENTAL MACRO 1:4 100mm)とレンズ10(PENTAX社製、smc PENTAX-FA 1:2.8 50mm MACRO)が配設されている。サンプルシート1と透明電極7との距離は、ステッピングモータ12を用いてステージ8を動かすことにより、1μmのオーダーで制御され、ステッピングモータ12はステッピングモータコントローラ13(駿河精機(株)製ステッピングモータコントローラD70)を介して、パソコン14で制御される。なお、電極2に印加されるバイアスについても、アンプ11(トレック社製、MODEL677A)を介してパソコン14で制御しており、最大ルミナンスゲインが6×104[ft−L/ft−c]のイメージインテンシファイアを直列に配置し、計算上3×109を超えるルミナンスゲインを得ることで、サンプルシート上の微細な放電光をも可視化することに成功している。
図2は放電光を3つのタイプに分類した模式図である。
−放電領域の評価−
前記の「放電ムラ観察装置」を用いて、種々のベルトサンプルを観察した際に観察される放電光を、同図に示すように3つのタイプに分類した。
パターンAは、前述の観察領域内に、局所的な放電光が同時複数個観察され、局所的な放電光が観察される島状領域が、経時で変化しない場合を表し、パターンBは、観察領域内に、弱い放電光が大きく島状に形成され、局所的な放電光が観察される領域が、経時でランダムに同時複数個点滅する場合を表し、パターンCは、観察領域内に、弱い放電光が均一に観察される場合を表す。
同図のタイプA、Bで示されるような、ベルトの絶縁破壊電界未満の電界において、ベルト表面上に観察される、局所的な放電光により形成される島状領域が同時複数個存在するような転写ベルトを画像形成装置に搭載すると、転写時に転写ニップ部前後で不均一な放電が発生するため、出力画像上に濃度ムラや白抜けとなって現れる。
−放電領域の評価−
前記の「放電ムラ観察装置」を用いて、種々のベルトサンプルを観察した際に観察される放電光を、同図に示すように3つのタイプに分類した。
パターンAは、前述の観察領域内に、局所的な放電光が同時複数個観察され、局所的な放電光が観察される島状領域が、経時で変化しない場合を表し、パターンBは、観察領域内に、弱い放電光が大きく島状に形成され、局所的な放電光が観察される領域が、経時でランダムに同時複数個点滅する場合を表し、パターンCは、観察領域内に、弱い放電光が均一に観察される場合を表す。
同図のタイプA、Bで示されるような、ベルトの絶縁破壊電界未満の電界において、ベルト表面上に観察される、局所的な放電光により形成される島状領域が同時複数個存在するような転写ベルトを画像形成装置に搭載すると、転写時に転写ニップ部前後で不均一な放電が発生するため、出力画像上に濃度ムラや白抜けとなって現れる。
図3は本発明の実施例および比較例で用いたベルトサンプルの一覧表である。
図4は実施例および比較例で用いた放電領域の評価基準を示す表である。
実験を行った結果、少なくとも3cm2の放電観察領域において、一定の放電ギャップ下で、局所的な放電光が観察される面積5mm2以上の島状領域が、同時に複数観察されるような表面を有するベルトでは、出力画像上に濃度ムラや白抜けが発生し、上記の縞状領域が1個以下のベルト、あるいは同図のCに示されるような、均一な放電がベルト表面上に発生するベルトを転写ベルトとして選択することにより、濃度ムラや白抜けのない、画像形成装置を実現できることが明らかになった。
前記の知見に基づき、「放電ムラ観察装置」を用いて、図3に示すベルトサンプルに、絶縁破壊電界に満たない垂直電界を印加した際の、ベルト表面上の放電光を観察した際に、観察領域(面積3cm2)内に、面積5mm2以上の島状放電領域が同時複数個存在するか否かを基準として、図4のような基準で評価を行った。
なお、出力画像の濃度ムラ・白抜けの評価は下記のように評価した。
図4は実施例および比較例で用いた放電領域の評価基準を示す表である。
実験を行った結果、少なくとも3cm2の放電観察領域において、一定の放電ギャップ下で、局所的な放電光が観察される面積5mm2以上の島状領域が、同時に複数観察されるような表面を有するベルトでは、出力画像上に濃度ムラや白抜けが発生し、上記の縞状領域が1個以下のベルト、あるいは同図のCに示されるような、均一な放電がベルト表面上に発生するベルトを転写ベルトとして選択することにより、濃度ムラや白抜けのない、画像形成装置を実現できることが明らかになった。
前記の知見に基づき、「放電ムラ観察装置」を用いて、図3に示すベルトサンプルに、絶縁破壊電界に満たない垂直電界を印加した際の、ベルト表面上の放電光を観察した際に、観察領域(面積3cm2)内に、面積5mm2以上の島状放電領域が同時複数個存在するか否かを基準として、図4のような基準で評価を行った。
なお、出力画像の濃度ムラ・白抜けの評価は下記のように評価した。
<濃度ムラ・白抜けの評価>
図5は濃度ムラ・白抜けの評価基準を示す表である。
図3に示すベルトサンプルを、市販の電子写真方式の画像形成装置の中間転写ベルトとして使用した際に、出力画像上を目視にて評価した。その時の評価基準を図5に示す。
図5は濃度ムラ・白抜けの評価基準を示す表である。
図3に示すベルトサンプルを、市販の電子写真方式の画像形成装置の中間転写ベルトとして使用した際に、出力画像上を目視にて評価した。その時の評価基準を図5に示す。
<経時画質安定性の評価>
図6は経時における画像濃度のばらつきの評価基準を示す表である。
図3に示すベルトサンプルを、市販の電子写真方式の画像形成装置の中間転写ベルトとして使用し、画像形成装置の電源on/off動作を行い、プロセス条件の調整を実施させ、面積印字率50%のハーフトーン画像を出力する試験を100回繰り返し、出力された画像濃度のばらつきを評価した。その時の評価基準を、図6に示す。なお、出力画像の画像濃度は、以下に記す測定法により測定した。
図6は経時における画像濃度のばらつきの評価基準を示す表である。
図3に示すベルトサンプルを、市販の電子写真方式の画像形成装置の中間転写ベルトとして使用し、画像形成装置の電源on/off動作を行い、プロセス条件の調整を実施させ、面積印字率50%のハーフトーン画像を出力する試験を100回繰り返し、出力された画像濃度のばらつきを評価した。その時の評価基準を、図6に示す。なお、出力画像の画像濃度は、以下に記す測定法により測定した。
<出力画像の画像濃度の測定>
出力画像の画像濃度は、X−RITE938(x−rite社製)により測定。これを単独に5点測定し平均の濃度として求めた。
出力画像の画像濃度は、X−RITE938(x−rite社製)により測定。これを単独に5点測定し平均の濃度として求めた。
次に、ベルトの各特性の測定について、説明する。
<ベルトの光沢度の測定>
図3に示すサンプルベルトの光沢度は、JIS Z 8761に準じた、日本電色工業株式会社製ハンディ型光沢計PG−1を用いて、測定角度60度で測定した。
次に本発明に基づいて作製される転写ベルトについて説明する。なお、以下の実施例では、中間層を省略して、非画像形成領域とパターン形成領域を同じ構成としている。したがって、以下は簡略化のためパターン形成領域を含めて単に非画像形成領域と呼ぶ。
<ベルトの光沢度の測定>
図3に示すサンプルベルトの光沢度は、JIS Z 8761に準じた、日本電色工業株式会社製ハンディ型光沢計PG−1を用いて、測定角度60度で測定した。
次に本発明に基づいて作製される転写ベルトについて説明する。なお、以下の実施例では、中間層を省略して、非画像形成領域とパターン形成領域を同じ構成としている。したがって、以下は簡略化のためパターン形成領域を含めて単に非画像形成領域と呼ぶ。
<転写ベルトの作製>
−ポリイミドベルト形成用ワニスの調製−
剛直性ポリアミド酸を適量のアミド系の溶媒であるNMP(N−メチルピロリドン)に溶解されてなる下記化学式(1)で表される剛直性ポリイミド形成ワニス:UワニスS(商品名:宇部興産社製)と、屈曲性ポリアミド酸を適量のアミド系の溶媒であるNMP(N−メチルピロリドン)に溶解されてなる下記化学式(2)で表される屈曲性ポリイミド形成ワニス:UワニスA(商品名:宇部興産社製)を各々重量比で、剛直性ポリイミド形成ワニス:屈曲性ポリイミド形成ワニスが、5:5となるように混合し、混合ワニスを得た。
得られた、前記混合ワニスに対して、抵抗抑制剤としてカーボンブラック[キャボット社製ケッツェンブラック]を15wt%分散させたマスターバッチ液を重量比で、8:2となるように混合して、ポリイミドベルト形成用ワニスを調製した。
−ポリイミドベルト形成用ワニスの調製−
剛直性ポリアミド酸を適量のアミド系の溶媒であるNMP(N−メチルピロリドン)に溶解されてなる下記化学式(1)で表される剛直性ポリイミド形成ワニス:UワニスS(商品名:宇部興産社製)と、屈曲性ポリアミド酸を適量のアミド系の溶媒であるNMP(N−メチルピロリドン)に溶解されてなる下記化学式(2)で表される屈曲性ポリイミド形成ワニス:UワニスA(商品名:宇部興産社製)を各々重量比で、剛直性ポリイミド形成ワニス:屈曲性ポリイミド形成ワニスが、5:5となるように混合し、混合ワニスを得た。
得られた、前記混合ワニスに対して、抵抗抑制剤としてカーボンブラック[キャボット社製ケッツェンブラック]を15wt%分散させたマスターバッチ液を重量比で、8:2となるように混合して、ポリイミドベルト形成用ワニスを調製した。
−ポリイミドベルトの作製−
以下の方法により本発明のシームレスベルトを作製した。
先ず、円筒形の成形型を有する遠心成形装置の回転軸を、水平方向に配置し、該成形型を500rpmで高速回転させて、該成形型内のキャビティの全面に離型液を塗布し、約50μmの均一な厚みの離型液膜層を形成した。
次に、成形型の回転速度を100rpmに減速し、ベルト素材液としての前記ポリイミドベルト形成用ワニスを、キャビティ内に挿入されるスプレーのノズルより噴出させて、キャビティの全面に前記ポリイミドベルト形成用ワニスを塗布した。
その後、成形型の回転数を500rpmに上げて、前記ポリイミドベルト形成用ワニスの塗布液膜を均一化して、ベルト素材層を形成した。
更に、約100℃のドライエアーをスプレー側からキャビティ内に導入して、前記ベルト素材層を乾燥させた。
次いで、成形型内からベルト素材層を取り出し、該ベルト素材層を別の成形型内に配置して、約120℃、20分の条件で加熱して、溶媒の乾燥と、予備的にイミド化を行った。
更に、前記ベルト素材層を320℃、120分の条件で加熱してイミド化を行い、膜厚80μmの平滑なシームレスベルトポリイミドフィルムを作製した。
以下の方法により本発明のシームレスベルトを作製した。
先ず、円筒形の成形型を有する遠心成形装置の回転軸を、水平方向に配置し、該成形型を500rpmで高速回転させて、該成形型内のキャビティの全面に離型液を塗布し、約50μmの均一な厚みの離型液膜層を形成した。
次に、成形型の回転速度を100rpmに減速し、ベルト素材液としての前記ポリイミドベルト形成用ワニスを、キャビティ内に挿入されるスプレーのノズルより噴出させて、キャビティの全面に前記ポリイミドベルト形成用ワニスを塗布した。
その後、成形型の回転数を500rpmに上げて、前記ポリイミドベルト形成用ワニスの塗布液膜を均一化して、ベルト素材層を形成した。
更に、約100℃のドライエアーをスプレー側からキャビティ内に導入して、前記ベルト素材層を乾燥させた。
次いで、成形型内からベルト素材層を取り出し、該ベルト素材層を別の成形型内に配置して、約120℃、20分の条件で加熱して、溶媒の乾燥と、予備的にイミド化を行った。
更に、前記ベルト素材層を320℃、120分の条件で加熱してイミド化を行い、膜厚80μmの平滑なシームレスベルトポリイミドフィルムを作製した。
−PVDFの塗膜−
過塩素酸リチウムを含有するポリエチレンオキシド(重量比1:10)を添加して体積抵抗を109〜1011Ω・cmに調整した膜厚5μmのシームレスベルト状ポリフッ化ビニリデン(PVDF)フィルムを、図9の構成Aに示す画像形成領域幅に調整し、且つ前記画像形成領域部に一致するように、一対の加圧加熱ローラを用いて上記ポリイミドフィルムに密着させ、100Kg/cm2、180℃、線速1mm/秒の条件で熱圧着処理を施し、ポリイミドベルトにPVDF膜を塗膜した。
上述のようにして、画像形成領域の表層をイオン導電剤分散したPVDF、非画像形成領域となる基層をC(カーボン)分散したポリイミドとする、本願実施例1のポリイミドベルトを作製した。
過塩素酸リチウムを含有するポリエチレンオキシド(重量比1:10)を添加して体積抵抗を109〜1011Ω・cmに調整した膜厚5μmのシームレスベルト状ポリフッ化ビニリデン(PVDF)フィルムを、図9の構成Aに示す画像形成領域幅に調整し、且つ前記画像形成領域部に一致するように、一対の加圧加熱ローラを用いて上記ポリイミドフィルムに密着させ、100Kg/cm2、180℃、線速1mm/秒の条件で熱圧着処理を施し、ポリイミドベルトにPVDF膜を塗膜した。
上述のようにして、画像形成領域の表層をイオン導電剤分散したPVDF、非画像形成領域となる基層をC(カーボン)分散したポリイミドとする、本願実施例1のポリイミドベルトを作製した。
<実施例1の評価、および、各特性の測定>
図7はベルトサンプルの評価と各特性値を調査した結果を示す図である。
前記作製方法により得られた、本実施例1の積層転写ベルトについて、前述のベルトの評価方法、および、各特性の測定方法を適用し測定した結果を、図7に示す。
なお、ベルト作成の工程で、電気的特性を調整する目的で、基層の上に中間層を設け、その上に表層を形成することがある。この場合も画像形成領域に要求される性能は満足させるものとする。中間層はパターン形成領域や非画像形成領域にまで形成することができる。ただし、中間層をパターン形成領域に形成する場合は、中間層表面の反射率(中間層が透明な場合は、基層と中間層の積層状態としての反射率)が前述の光沢度測定方法で測定して所定の値になるように形成する。
図7はベルトサンプルの評価と各特性値を調査した結果を示す図である。
前記作製方法により得られた、本実施例1の積層転写ベルトについて、前述のベルトの評価方法、および、各特性の測定方法を適用し測定した結果を、図7に示す。
なお、ベルト作成の工程で、電気的特性を調整する目的で、基層の上に中間層を設け、その上に表層を形成することがある。この場合も画像形成領域に要求される性能は満足させるものとする。中間層はパターン形成領域や非画像形成領域にまで形成することができる。ただし、中間層をパターン形成領域に形成する場合は、中間層表面の反射率(中間層が透明な場合は、基層と中間層の積層状態としての反射率)が前述の光沢度測定方法で測定して所定の値になるように形成する。
<実施例2の転写ベルトの作製>
実施例1に対して、下記方法によりポリイミド樹脂に代えて、ポリアミドイミド樹脂を用いて、転写ベルトを作製した。
[ポリアミドイミドベルト形成用塗工液の調製]
ビフェニル−3,4,3',4'−テトラカルボン酸無水物と4,4'−ジアミノジフェニルエーテルとの各等モルをN−メチルピロリドン溶媒中で常温にて重合反応させ、ポリアミック酸溶液を得た。この溶液に、ビーズミルによってN−メチルピロリドン中に微粉砕分散したカーボンブラック(キャボット製BP−L)分散液を混合し調製した。
得られたカーボンブラック分散ポリアミック酸溶液は、ポリアミック酸固形分13wt%、カーボンブラック3wt%、N−メチルピロリドン84wt%であった。
さらに、25℃における動粘度が1cStであるポリジメチルシロキサン(トーレダウコーニングシリコーン製SH200)を、上記カーボンブラック分散ポリアミック酸溶液に0.01wt%添加し、よく攪拌混合して塗工液を調製した。
実施例1に対して、下記方法によりポリイミド樹脂に代えて、ポリアミドイミド樹脂を用いて、転写ベルトを作製した。
[ポリアミドイミドベルト形成用塗工液の調製]
ビフェニル−3,4,3',4'−テトラカルボン酸無水物と4,4'−ジアミノジフェニルエーテルとの各等モルをN−メチルピロリドン溶媒中で常温にて重合反応させ、ポリアミック酸溶液を得た。この溶液に、ビーズミルによってN−メチルピロリドン中に微粉砕分散したカーボンブラック(キャボット製BP−L)分散液を混合し調製した。
得られたカーボンブラック分散ポリアミック酸溶液は、ポリアミック酸固形分13wt%、カーボンブラック3wt%、N−メチルピロリドン84wt%であった。
さらに、25℃における動粘度が1cStであるポリジメチルシロキサン(トーレダウコーニングシリコーン製SH200)を、上記カーボンブラック分散ポリアミック酸溶液に0.01wt%添加し、よく攪拌混合して塗工液を調製した。
[ポリアミドイミドベルトの作製]
次に、内径100mm、長さ300mmの内面を鏡面仕上げした金属製円筒を型として用い、この円筒型を50rpm(回/分)で回転させながら、上記塗工液を円筒内面に均一に流延するように流して塗布した。所定の全量を流し終えて塗膜がまんべんなく広がった時点で、回転数を500rpmに上げ、熱風循環乾燥機に投入して、120℃まで徐々に昇温して30分加熱した。その後回転を停止し、高温処理の可能な加熱炉(焼成炉)に投入し、350℃まで昇温して30分加熱処理(焼成)した。
所定時間処理して加熱を停止した後、常温まで徐冷してから型を取り出し、形成された塗膜を円筒内面から剥離し、膜厚80μmのポリアミドイミドシームレスベルトを得た。
次に、内径100mm、長さ300mmの内面を鏡面仕上げした金属製円筒を型として用い、この円筒型を50rpm(回/分)で回転させながら、上記塗工液を円筒内面に均一に流延するように流して塗布した。所定の全量を流し終えて塗膜がまんべんなく広がった時点で、回転数を500rpmに上げ、熱風循環乾燥機に投入して、120℃まで徐々に昇温して30分加熱した。その後回転を停止し、高温処理の可能な加熱炉(焼成炉)に投入し、350℃まで昇温して30分加熱処理(焼成)した。
所定時間処理して加熱を停止した後、常温まで徐冷してから型を取り出し、形成された塗膜を円筒内面から剥離し、膜厚80μmのポリアミドイミドシームレスベルトを得た。
−PVDFの塗膜−
上記ポリアミドイミドフィルムに対して、過塩素酸リチウムを含有するポリエチレンオキシド(重量比1:10)を添加して体積抵抗を109〜1011Ω・cmに調整した膜厚5μmのシームレスベルト状ポリフッ化ビニリデン(PVDF)フィルムを図9の構成Aに示す画像形成領域幅に調整し、且つ前記画像形成領域部に一致するように、一対の加圧加熱ローラを用いて密着させ、100Kg/cm2、180℃、線速1mm/秒の条件で熱圧着処理を施し、ポリアミドイミドベルトにPVDF膜を塗膜した。
上述のようにして、画像形成領域の表層をイオン導電剤分散したPVDF、非画像形成領域となる基層をC分散したポリアミドイミドとする、本願実施例2の転写ベルトを作製した。
上記ポリアミドイミドフィルムに対して、過塩素酸リチウムを含有するポリエチレンオキシド(重量比1:10)を添加して体積抵抗を109〜1011Ω・cmに調整した膜厚5μmのシームレスベルト状ポリフッ化ビニリデン(PVDF)フィルムを図9の構成Aに示す画像形成領域幅に調整し、且つ前記画像形成領域部に一致するように、一対の加圧加熱ローラを用いて密着させ、100Kg/cm2、180℃、線速1mm/秒の条件で熱圧着処理を施し、ポリアミドイミドベルトにPVDF膜を塗膜した。
上述のようにして、画像形成領域の表層をイオン導電剤分散したPVDF、非画像形成領域となる基層をC分散したポリアミドイミドとする、本願実施例2の転写ベルトを作製した。
<実施例2の評価、および、各特性の測定>
前述のベルトの評価方法、および、各特性の測定方法に基づき、前記作製方法により得られた、本実施例2の積層転写ベルトについて、調査を行った結果を、図7に示す。
前述のベルトの評価方法、および、各特性の測定方法に基づき、前記作製方法により得られた、本実施例2の積層転写ベルトについて、調査を行った結果を、図7に示す。
<実施例3の転写ベルト作製>
上記実施例1に記載した方法に準拠し、膜厚80μmのポリイミドシームレスベルトを得た。さらに、過塩素酸リチウムを含有するポリエチレンオキシド(重量比1:10)を添加して体積抵抗を109〜1011Ω・cmに調整した膜厚5μmのシームレスベルト状ポリフッ化ビニリデン(PVDF)フィルムを、図9の構成Bに示す画像形成領域幅に調整し、且つ前記画像形成領域部に一致するように、一対の加圧加熱ローラを用いて上記ポリイミドフィルムに密着させ、100Kg/cm2、180℃、線速1mm/秒の条件で熱圧着処理を施し、ポリイミドベルトにPVDF膜を塗膜した。
上述のようにして、画像形成領域の表層をイオン導電剤分散したPVDF、非画像形成領域となる基層をC分散したポリイミドとする、本願実施例3のポリイミドベルトを作製した。
<実施例3の評価、および、各特性の測定>
前述のベルトの評価方法、および、各特性の測定方法に基づき、前記作製方法により得られた、本実施例3の積層転写ベルトについて、調査を行った結果を、図7に示す。
上記実施例1に記載した方法に準拠し、膜厚80μmのポリイミドシームレスベルトを得た。さらに、過塩素酸リチウムを含有するポリエチレンオキシド(重量比1:10)を添加して体積抵抗を109〜1011Ω・cmに調整した膜厚5μmのシームレスベルト状ポリフッ化ビニリデン(PVDF)フィルムを、図9の構成Bに示す画像形成領域幅に調整し、且つ前記画像形成領域部に一致するように、一対の加圧加熱ローラを用いて上記ポリイミドフィルムに密着させ、100Kg/cm2、180℃、線速1mm/秒の条件で熱圧着処理を施し、ポリイミドベルトにPVDF膜を塗膜した。
上述のようにして、画像形成領域の表層をイオン導電剤分散したPVDF、非画像形成領域となる基層をC分散したポリイミドとする、本願実施例3のポリイミドベルトを作製した。
<実施例3の評価、および、各特性の測定>
前述のベルトの評価方法、および、各特性の測定方法に基づき、前記作製方法により得られた、本実施例3の積層転写ベルトについて、調査を行った結果を、図7に示す。
<実施例4の転写ベルト作製>
上記実施例1に記載した方法に準拠し、膜厚80μmのポリイミドシームレスベルトを得た。
さらに本ポリイミドフィルムに対して、80℃に加熱したジメチルホルムアミドに溶解させた8wt%PVDF溶液と前記N−メチルピロリドン中に微粉砕分散したカーボンブラック(キャボット製BP−L)分散液を混合したカーボン分散PVDF溶液を用いて、前記ポリイミドベルト上に浸漬コート処理を施した後、150℃、30分間乾燥処理を行い、厚さ5μmのPVDF膜を前記ポリイミドフィルムに塗膜して、図9の構成Aに示す非画像形成領域幅に一致する領域上のPVDF膜を溶剤により拭取った。
上述のようにして、画像形成領域の表層をC分散したPVDF、非画像形成領域となる基層をC分散したポリイミドとする、本願実施例4の転写ベルトを作製した。
<実施例4の評価、および、各特性の測定>
前述のベルトの評価方法、および、各特性の測定方法に基づき、前記作製方法により得られた、本実施例4の積層転写ベルトについて、調査を行った結果を、図7に示す。
上記実施例1に記載した方法に準拠し、膜厚80μmのポリイミドシームレスベルトを得た。
さらに本ポリイミドフィルムに対して、80℃に加熱したジメチルホルムアミドに溶解させた8wt%PVDF溶液と前記N−メチルピロリドン中に微粉砕分散したカーボンブラック(キャボット製BP−L)分散液を混合したカーボン分散PVDF溶液を用いて、前記ポリイミドベルト上に浸漬コート処理を施した後、150℃、30分間乾燥処理を行い、厚さ5μmのPVDF膜を前記ポリイミドフィルムに塗膜して、図9の構成Aに示す非画像形成領域幅に一致する領域上のPVDF膜を溶剤により拭取った。
上述のようにして、画像形成領域の表層をC分散したPVDF、非画像形成領域となる基層をC分散したポリイミドとする、本願実施例4の転写ベルトを作製した。
<実施例4の評価、および、各特性の測定>
前述のベルトの評価方法、および、各特性の測定方法に基づき、前記作製方法により得られた、本実施例4の積層転写ベルトについて、調査を行った結果を、図7に示す。
〔比較例1〕
<比較例1の作製、および各特性の評価・測定>
実施例1のポリイミドシームレスベルトに対して、イオン導電剤分散したPVDFフィルムを全面に積層したものを本願比較例1の転写ベルトとし、以下実施例1と同様の方法により各特性を評価した結果を、図7に示す。
<比較例1の作製、および各特性の評価・測定>
実施例1のポリイミドシームレスベルトに対して、イオン導電剤分散したPVDFフィルムを全面に積層したものを本願比較例1の転写ベルトとし、以下実施例1と同様の方法により各特性を評価した結果を、図7に示す。
〔比較例2〕
<比較例2の作製、および各特性の評価・測定>
実施例1のポリイミドシームレスベルトに対して、PVDFフィルムを積層しなかったものを上記比較例1の転写ベルトとし、以下実施例1と同様の方法により各特性を評価した結果を、図7に示した。
<比較例2の作製、および各特性の評価・測定>
実施例1のポリイミドシームレスベルトに対して、PVDFフィルムを積層しなかったものを上記比較例1の転写ベルトとし、以下実施例1と同様の方法により各特性を評価した結果を、図7に示した。
〔実施例・比較例に基づく検討結果の概要〕
図7の結果から、実施例1〜4によれば、ベルトの絶縁破壊電界未満の電界を印加した際に、画像形成領域の観察領域(面積3cm2)内において、面積5mm2以上の島状放電領域が同時複数個存在しない部材とするベルトを、画像形成装置の転写ベルトに用いれば、出力画像に濃度ムラや白抜けが発生しないことが分かる。
さらに、実施例1〜4、および、比較例1〜2によれば、転写ベルトの非画像形成領域の反射光沢度(60度測定)が90%以上であるPIやPAIのような材料のベルトを、画像形成装置の転写ベルトに用いれば、出力画像の経時での画質安定化が実現できた。これは、転写ベルト上のトナー付着量を検知し、各プロセスの作像条件を制御する際に用いられる、光学的反射濃度センサが、光沢度が高い転写ベルトにおいては、十分な反射強度コントラストが得られ、検出感度、および検出精度が向上するからである。またさらに、画像の階調性が良くなり、繰り返しによる画像濃度のばらつきが少なくなり、経時画質安定性の高い出力画像を得ることができた。
図7の結果から、実施例1〜4によれば、ベルトの絶縁破壊電界未満の電界を印加した際に、画像形成領域の観察領域(面積3cm2)内において、面積5mm2以上の島状放電領域が同時複数個存在しない部材とするベルトを、画像形成装置の転写ベルトに用いれば、出力画像に濃度ムラや白抜けが発生しないことが分かる。
さらに、実施例1〜4、および、比較例1〜2によれば、転写ベルトの非画像形成領域の反射光沢度(60度測定)が90%以上であるPIやPAIのような材料のベルトを、画像形成装置の転写ベルトに用いれば、出力画像の経時での画質安定化が実現できた。これは、転写ベルト上のトナー付着量を検知し、各プロセスの作像条件を制御する際に用いられる、光学的反射濃度センサが、光沢度が高い転写ベルトにおいては、十分な反射強度コントラストが得られ、検出感度、および検出精度が向上するからである。またさらに、画像の階調性が良くなり、繰り返しによる画像濃度のばらつきが少なくなり、経時画質安定性の高い出力画像を得ることができた。
以上のように、中間転写ベルトにおいて、反射光沢度が90%以上の部材を非画像形成領域に用い、放電が均一な部材を画像形成領域に用いることによって、出力画像の濃度ムラや白抜けがなく、画質安定性の高い転写ベルトを実現できた。
また、本発明の実施例ではベルトの非画像形成領域に用いられる材料として、ポリイミド、ポリアミドイミドを使用しているが、これに限るものではなく、導電性を有する一般的な熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、あるいはゴム材料などが使用することができる。例えば、ポリウレタン、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、エチレンプロピレン(EP)、ポリアミド、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリエステル(SP、UP)、4フッ化エチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニル、エチレン−テトラフルオロエチレン(ETFE)、クロロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、アクリル(PMMA)エポキシ(EP)、ポリメリットイミド、メラミン、フェノール、ウレタン(PU)、シリコーン(SI)、エチレン−プロピレン−ジエン(EPDM)などが使用可能であるが、反射光沢度、耐久性、強度の観点からポリイミドやポリアミドイミドを用いるのが望ましい。
本発明で用いられるポリイミドとしては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、下記構造式(1)に示す、芳香族多価カルボン酸無水物、その誘導体と芳香族ジアミンとの縮合反応により得られるものが挙げら、1つまたは直接結合する2つ以上のフェニル基を含有する剛直性ポリアミド酸と、他の官能基を挟んで直接結合しない2つ以上のフェニル基を含有する屈曲性ポリアミド酸とを少なくとも反応させて得られるものが好適に挙げられる。式中Arn(n=1,2)は芳香族基を示す。Ar1とAr2は同一のものでもよく、異なっていてもよい。
本発明で用いられるポリイミドとしては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、下記構造式(1)に示す、芳香族多価カルボン酸無水物、その誘導体と芳香族ジアミンとの縮合反応により得られるものが挙げら、1つまたは直接結合する2つ以上のフェニル基を含有する剛直性ポリアミド酸と、他の官能基を挟んで直接結合しない2つ以上のフェニル基を含有する屈曲性ポリアミド酸とを少なくとも反応させて得られるものが好適に挙げられる。式中Arn(n=1,2)は芳香族基を示す。Ar1とAr2は同一のものでもよく、異なっていてもよい。
前記剛直性ポリアミド酸としては、前記芳香族多価カルボン酸無水物と、1つまたは直接結合する2つ以上のフェニル基を含有する芳香族ジアミンとの、上記化学式で示される縮合反応により得られるものが挙げられる。
前記屈曲性ポリアミド酸としては、前記芳香族多価カルボン酸無水物と、他の官能基を挟んで直接結合しない2つ以上のフェニル基を含有する芳香族ジアミンとの縮合反応により得られるものが挙げられる。
前記屈曲性ポリアミド酸としては、前記芳香族多価カルボン酸無水物と、他の官能基を挟んで直接結合しない2つ以上のフェニル基を含有する芳香族ジアミンとの縮合反応により得られるものが挙げられる。
前記芳香族多価カルボン酸無水物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エチレンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、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、2,2’,3,3’−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、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシルフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−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、1,2,3,4−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,7,8−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物等のテトラカルボン酸二無水物が挙げられる。
これらは、1種単独あるいは2種以上を混合して用いることも可能である 前記芳香族ジアミンとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記1つまたは直接結合する2つ以上のフェニル基を含有する芳香族ジアミンとしては、m−フェニレンジアミン、o−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノビスフェニル、3,3’−ジアミノビスフェニル等が挙げられる。
また、他の官能基を挟んで直接結合しない2つ以上のフェニル基を含有する芳香族ジアミンとしては、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、m−アミノベンジルアミン、p−アミノベンジルアミン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、ビス(3−アミノフェニル)スルフィド、(3−アミノフェニル)(4−アミノフェニル)スルフィド、ビス(4−アミノフェニル)スルフィド、ビス(3−アミノフェニル)スルフィド、(3−アミノフェニル)(4−アミノフェニル)スルホキシド、ビス(3−アミノフェニル)スルホン、(3−アミノフェニル)(4−アミノフェニル)スルホン、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、1,1−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン、1,1−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕−エタン、1,2−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン、1,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン、2,2−ビス〔4−(3−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〕プロパン、2,2−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕ブタン、2,2−ビス〔3−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕ケトン、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕ケトン、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルフィド、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕スルフィド、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホキシド、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホキシド、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、1,4−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル〕ベンゼン、1,3−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル〕ベンゼン、4,4’−ビス〔3−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル〕ジフェニルエーテル、4,4’−ビス〔3−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル〕ジフェニルエーテル、4,4’−ビス〔4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ〕ベンゾフェノン、4,4’−ビス〔4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ〕ジフェニルスルホン、ビス〔4−{4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ}フェニル〕スルホン、1,4−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕−α,α−ジメチルベンジル〕ベンゼン、1,3−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル〕ベンゼン等が挙げられる。
前記芳香族ジアミンとしては、これらの前記1つまたは直接結合する2つ以上のフェニル基を含有する芳香族ジアミンおよび他の官能基を挟んで直接結合しない2つ以上のフェニル基を含有する芳香族ジアミンのそれぞれを1種以上、前記芳香族多価カルボン酸無水物に混合してポリアミド酸とした後に、使用することが好適である。
前記剛直性ポリアミド酸および前記屈曲性ポリアミド酸の重量比としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、7:3〜2:8の混合比の範囲であることが好ましい。
前記剛直性ポリアミド酸および前記屈曲性ポリアミド酸の重量比としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、7:3〜2:8の混合比の範囲であることが好ましい。
前記剛直性ポリアミド酸を反応させて得られるポリイミドは、高い強度(剛性)を有するものの、同時に脆性を有する傾向にあり、耐屈曲性に劣ることがある。
一方、前記屈曲性ポリアミド酸を反応させて得られるポリイミドは、強度(剛性)はあまり高くはないが、耐屈曲性に富むという長所がある。
一方、前記屈曲性ポリアミド酸を反応させて得られるポリイミドは、強度(剛性)はあまり高くはないが、耐屈曲性に富むという長所がある。
前記剛直性ポリアミド酸および屈曲性ポリアミド酸を反応させて得られるポリイミドを転写ベルトに用いることにより、剛性が高く、耐屈曲性に富むベルトを得ることが可能となる。
前記ポリイミドの調製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記ポリアミド酸、前記その他の成分を前記N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルイミダゾリン、ヘキサメチルホスホルアミド等の非プロトン性極性溶媒に溶解させ、次いで、室温、40〜80℃で、加熱攪拌することによりポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を得る。
前記ポリイミドの調製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記ポリアミド酸、前記その他の成分を前記N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルイミダゾリン、ヘキサメチルホスホルアミド等の非プロトン性極性溶媒に溶解させ、次いで、室温、40〜80℃で、加熱攪拌することによりポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を得る。
次いで、該ポリアミド酸を、NMP(N−メチルピロリドン)、DMF(N,N−ジメチルホルムアミド)、DMAc(N,N−ジメチルアセトアミド)等のアミド系溶媒、γ−ブチロラクトン等のポリアミック酸系溶媒、双極子溶媒、乳酸エチル、メトキシメチルプロピオネート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の溶媒に溶解し、必要な固形分、粘度を有するポリイミド形成ワニスを得る。
前記ポリアミド酸に対する前記溶媒の添加量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ポリイミド形成ワニスの粘度や使い勝手のバランスの観点から、ポリイミド形成ワニス100重量部に対して、250〜2000重量部(固形分濃度約5〜30重量%)であることが好ましい。
次いで、前記ポリイミド形成ワニスを加熱反応させて、脱水、イミド化して前記ポリイミドが調製される。
前記ポリアミド酸に対する前記溶媒の添加量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ポリイミド形成ワニスの粘度や使い勝手のバランスの観点から、ポリイミド形成ワニス100重量部に対して、250〜2000重量部(固形分濃度約5〜30重量%)であることが好ましい。
次いで、前記ポリイミド形成ワニスを加熱反応させて、脱水、イミド化して前記ポリイミドが調製される。
前記ポリイミド形成ワニスの加熱条件としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、十分にイミド化を行うためには、100〜400℃が好ましく、250〜400℃がより好ましい。
また、本発明に用いられるポリアミドイミドはポリイミドと同様に一般的なものを使用することが出来る。
また、本発明に用いられるポリアミドイミドはポリイミドと同様に一般的なものを使用することが出来る。
ポリアミドイミド樹脂を合成する方法として一般的に、(1)イソシアネート法〜酸無水物基を有する3価のカルボン酸の誘導体と芳香族イソシアネートより溶媒中で製造する方法(例えば特公昭44−19274号公報)(2)酸クロライド法〜酸無水物基を有する3価のカルボン酸の誘導体ハライド、最も代表的には前記誘導体クロライドとジアミンから溶媒中で製造する方法(例えば特公昭42−15637号公報)があるが、本発明に用いられるポリアミドイミドもこれらの方法等を用いて得ることができる。各製造方法について説明する。
(1)イソシアネート法
酸無水物基を有する3価のカルボン酸の誘導体としては、例えば一般式(1)および(2)で示す化合物を使用することができる。 下記化学式において、Rは水素、炭素数1〜10のアルキル基またはフェニル基を示し、Yは−CH2−、−CO−、−SO2−または−O−を示す。
これらは何れも使用することが出来るが最も代表的には無水トリメリット酸が用いられる。
酸無水物基を有する3価のカルボン酸の誘導体としては、例えば一般式(1)および(2)で示す化合物を使用することができる。 下記化学式において、Rは水素、炭素数1〜10のアルキル基またはフェニル基を示し、Yは−CH2−、−CO−、−SO2−または−O−を示す。
これらは何れも使用することが出来るが最も代表的には無水トリメリット酸が用いられる。
また、これらの酸無水物基を有する3価のカルボン酸の誘導体は、目的に応じて単独又は混合して用いられる。
次に、本発明のポリアミドイミドに用いられる芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、4,4’−〔2,2−ビス(4−フェノキシフェニル)プロパン〕ジイソシアネート、ビフェニル−4,4’−ジイソシアネート、ビフェニル−3,3’−ジイソシアネート、ビフェニル−3,4’−ジイソシアネート、3,3’−ジメチルビフェニル−4,4’−ジイソシアネート、2,2’−ジメチルビフェニル−4,4’−ジイソシアネート、3,3’−ジエチルビフェニル−4,4’−ジイソシアネート、2,2’−ジエチルビフェニル−4,4’−ジイソシアネート、3,3’−ジメトキシビフェニル−4,4’−ジイソシアネート、2,2’−ジメトキシビフェニル−4,4’−ジイソシアネート、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、ナフタレン−2,6−ジイソシアネート等を使用することができる。
これらを単独でもこれらを組み合わせて使用することもできる。
次に、本発明のポリアミドイミドに用いられる芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、4,4’−〔2,2−ビス(4−フェノキシフェニル)プロパン〕ジイソシアネート、ビフェニル−4,4’−ジイソシアネート、ビフェニル−3,3’−ジイソシアネート、ビフェニル−3,4’−ジイソシアネート、3,3’−ジメチルビフェニル−4,4’−ジイソシアネート、2,2’−ジメチルビフェニル−4,4’−ジイソシアネート、3,3’−ジエチルビフェニル−4,4’−ジイソシアネート、2,2’−ジエチルビフェニル−4,4’−ジイソシアネート、3,3’−ジメトキシビフェニル−4,4’−ジイソシアネート、2,2’−ジメトキシビフェニル−4,4’−ジイソシアネート、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、ナフタレン−2,6−ジイソシアネート等を使用することができる。
これらを単独でもこれらを組み合わせて使用することもできる。
必要に応じてこの一部としてヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、トランスシクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、水添m−キシリレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の脂肪族、脂環式イソシアネートおよび3官能以上のポリイソシアネートを使用することもできる。
本方法においてはポリアミック酸を経由することなく、炭酸ガスを発生しながら、ポリアミドイミドが生成される。化学式(3)に無水トリメリット酸および芳香族イソシアネートを用いた例を示す。式中Arは芳香族基を示す。
本方法においてはポリアミック酸を経由することなく、炭酸ガスを発生しながら、ポリアミドイミドが生成される。化学式(3)に無水トリメリット酸および芳香族イソシアネートを用いた例を示す。式中Arは芳香族基を示す。
(2)酸クロライド法
酸無水物基を有する3価のカルボン酸の誘導体ハライドとしては、例えば一般式(3 )および(4)で示す化合物を使用することができる。下記化学式において、Xはハロゲン元素を示し、−Y−は−CH2−、−CO−、−SO2−または−O−を示す。
酸無水物基を有する3価のカルボン酸の誘導体ハライドとしては、例えば一般式(3 )および(4)で示す化合物を使用することができる。下記化学式において、Xはハロゲン元素を示し、−Y−は−CH2−、−CO−、−SO2−または−O−を示す。
ハロゲン元素はクロライドが好ましく、具体例を挙げるとテレフタル酸、イソフタル酸、4、4’−ビフェニルジカルボン酸、4、4’−ビフェニルエーテルジカルボン酸、4、4’−ビフェニルスルホンジカルボン酸、4、4’−ベンゾフェノンジカルボン酸、ピロメリット酸、トリメリット酸、3、3’、4、4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、3、3’、4、4’−ビフェニルスルホンテトラカルボン酸、3、3’、4、4’−ビフェニルテトラカルボン酸、アジピン酸、セバチン酸、マレイン酸、フマール酸、ダイマー酸、スチルベンジカルボン酸、1、4−シクロヘキサンジカルボン酸、1、2−シクロヘキサンジカルボン酸等の多価カルボン酸の酸クロライドが挙げられる。
ジアミンは、特に限定されないが、芳香族ジアミン、脂肪族ジアミン、および脂環族ジアミンのいずれもが用いられるが、芳香族ジアミンが好ましく用いられる。
芳香族ジアミンとしては、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、オキシジアニリン、メチレンジアミン、ヘキサフルオロイソプロピリデンジアミン、ジアミノ−m−キシリレン、ジアミノ−p−キシリレン、1,4−ナフタレンジアミン、1,5−ナフタレンジアミン、2,6−ナフタレンジアミン、2,7−ナフタレンジアミン、2,2’−ビス−(4−アミノフェニル)プロパン、2,2’−ビス−(4−アミノフェニル)へキサフルオロプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4−ジアミノビフェニル、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,4−ジアミノジフェニルエーテル、イソプロピリデンジアニリン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、o−トリジン、2,4−トリレンジアミン、1,3−ビス−(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス−(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス−(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス−[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、4,4’−ビス−(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、2,2’−ビス−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]へキサフルオロプロパン、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ィドなどが挙げられる。
芳香族ジアミンとしては、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、オキシジアニリン、メチレンジアミン、ヘキサフルオロイソプロピリデンジアミン、ジアミノ−m−キシリレン、ジアミノ−p−キシリレン、1,4−ナフタレンジアミン、1,5−ナフタレンジアミン、2,6−ナフタレンジアミン、2,7−ナフタレンジアミン、2,2’−ビス−(4−アミノフェニル)プロパン、2,2’−ビス−(4−アミノフェニル)へキサフルオロプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4−ジアミノビフェニル、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,4−ジアミノジフェニルエーテル、イソプロピリデンジアニリン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、o−トリジン、2,4−トリレンジアミン、1,3−ビス−(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス−(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス−(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス−[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、4,4’−ビス−(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、2,2’−ビス−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]へキサフルオロプロパン、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ィドなどが挙げられる。
また、ジアミンとして両末端にアミノ基を有するシロキサン系化合物、例えば1,3−ビス(3−アミノプロピル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシメチル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、α,ω−ビス(3−アミノフェノキシメチル)ポリジメチルシロキサン、1,3,−ビス[2−(3−アミノフェノキシ)エチル]−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、α,ω−ビス[2−(3−アミノフェノキシ)エチル]ポリジメチルシロキサン、1,3−ビス[3−(3−アミノフェノキシ)プロピル]−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、α,ω−ビス[3−(3−アミノフェノキシ)プロピル]ポリジメチルシロキサン等を用いればシリコーン変性ポリアミドイミドを得ることが出来る。
酸クロライド法により本発明のポリアミドイミド樹脂を得るためには、ポリイミド樹脂の製造と同様に、上記した酸無水物基を有する3価のカルボン酸の誘導体ハライドとジアミンを有機極性溶媒に溶解した後、低温(0〜30℃)で反応させ、ポリアミド酸(ポリアミック酸)にする。
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−、または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、メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコール系溶媒、ブチルセロソルブ等のセロソルブ系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、これらを単独或いは混合溶媒として用いるのが望ましい。溶媒は、ポリアミック酸を溶解するものであれば特に限定されないが、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンが特に好ましい。
その後、ポリアミック酸をイミド化してポリアミドイミドにする。イミド化の方法としては、加熱により脱水閉環させる方法および脱水閉環触媒を用いて化学的に閉環させる方法が挙げられる。加熱により脱水閉環させる場合、反応温度は通常150〜400℃、好ましくは180〜350℃であり、時間は通常30秒間乃至10時間、好ましくは5分間乃至5時間である。また、脱水閉環触媒を用いる場合、反応温度は通常0〜180℃、好ましくは10〜80℃であり、反応時間は数十分間乃至数日間、好ましくは2時間〜12時間である。脱水閉環触媒としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、安息香酸等の酸無水物が挙げられる。
ところで、本発明の実施例では、分散した導電性フィラーとしてカーボンブラックを用いているが、前記のとおり、必ずしもこれに限るものではなく、アルミニウムやニッケル等の金属や、種々の金属酸化物、チタン酸カリウムなども用いることができる。また、イオン導電剤としては、過塩素酸リチウム等の金属塩、ホウ酸塩、アルカリ金属のチオシアン酸塩、リン酸塩、硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤、4級アンモニウム塩等のカチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、ポリエチレンオキシドなどに代表される水溶性樹脂やそれらの共重合体などを用いることができる。特にポリエチレンオキシドやポリエチレンオキシド鎖を有する樹脂、あるいはその共重合体は、上に示した過塩素酸リチウムなどの無機電解質を均一に溶解し、高いイオン導電性を発現するのでしばしば併用される。
ただし、重要な要件としてポリイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂の硬化温度である200〜400℃程度の高温でも変化し難いものが好ましい。
また抵抗制御剤として金属酸化物を用いる場合については、樹脂に対する分散性を改善することを目的として、界面活性剤により表面処理されることがなお好ましい。
界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ノニオン性、アニオン性、カチオン性等の公知の界面活性剤が挙げられる。
ノニオン性の界面活性剤としては、長鎖アルキル基,アルケン基,アルコシキ基等親油性含有オリゴマー、長鎖アルキル基,アルケン基,アルコシキ基等親水性基含有オリゴマー、アルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
カチオン性界面活性剤としては、アルキル基含有第4級アンモニウム塩などが挙げられる。
また抵抗制御剤として金属酸化物を用いる場合については、樹脂に対する分散性を改善することを目的として、界面活性剤により表面処理されることがなお好ましい。
界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ノニオン性、アニオン性、カチオン性等の公知の界面活性剤が挙げられる。
ノニオン性の界面活性剤としては、長鎖アルキル基,アルケン基,アルコシキ基等親油性含有オリゴマー、長鎖アルキル基,アルケン基,アルコシキ基等親水性基含有オリゴマー、アルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
カチオン性界面活性剤としては、アルキル基含有第4級アンモニウム塩などが挙げられる。
アニオン性界面活性剤としては、長鎖アルキル,アルケン,アルコシキ等を含有するスルホン酸、カルボン酸の一価金属塩やリン酸エステルなどが挙げられる。
界面活性剤により表面処理されることで分散剤としての機能も附与され、前記ポリイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂との親和性が向上し、安定した転写電流経路が形成された転写ベルトが得られる。
なお、本発明で示される転写ベルトの使用形態に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば円筒状のSUS、アルミニウムなどの導電性の基材に巻きつける等して、中間転写ドラムとして使用することも可能である。
界面活性剤により表面処理されることで分散剤としての機能も附与され、前記ポリイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂との親和性が向上し、安定した転写電流経路が形成された転写ベルトが得られる。
なお、本発明で示される転写ベルトの使用形態に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば円筒状のSUS、アルミニウムなどの導電性の基材に巻きつける等して、中間転写ドラムとして使用することも可能である。
また、転写ベルトとして使用する際に関しても、耐久性を改善する目的で、端部等に補強部材を貼付することも可能である。補強部材としては金属板やセラミック板等の無機系補強剤や板状もしくはテープ状の樹脂を、粘着層を介して接着する樹脂系補強部材が好適に用いられる。とりわけ、セルロース、塩化ビニル、PTFE等公知の粘着テープ類により前記転写ベルト端部を被覆することにより簡易でかつ良好な耐久性を保持せしめることができる。
なお、本発明で示される積層転写ベルトは2層である必要は無く、画像形成領域が外部から絶縁破壊電界に満たない垂直電界を印加した際に、任意の位置における所定観察領域内に観察される、局所的な放電光により形成される面積5mm2以上の島状領域が1個以下で、且つ、パターン形成領域はJIS Z 8741(入射角60度)に準拠して測定される反射光沢度が90%以上であれば良い。また、本発明の実施例では、PI層やPAI層の表面を粗く削ることにより、放電均一な画像形成領域層との密着性を高め、ベルト表面の画像形成領域と非画像形成領域の段差を抑えた。
1 サンプルシート
2 電極
4 イメージインテンシファイア
7 透明電極
2 電極
4 イメージインテンシファイア
7 透明電極
Claims (10)
- 電子写真方式の画像形成装置に用いられる少なくとも表層と基層を有する2層以上の積層転写ベルトであって、前記積層転写ベルトのうち画像を形成すべき最大領域を画像形成領域とし、該画像形成領域以外の領域のうちテストパターンを形成すべき領域をパターン形成領域とし、それ以外の領域を非画像形成領域とした時、前記表層を、少なくとも、前記画像形成領域には形成し、前記パターン形成領域には形成しないことを特徴とする積層転写ベルト。
- 請求項1に記載の積層転写ベルトにおいて、前記画像形成領域に外部から絶縁破壊電界に満たない垂直電界を印加した際、任意の位置における観察領域3cm2の範囲内において観察される、局所的な放電光により形成される面積5mm2以上の島状領域が1個以下であることを特徴とする積層転写ベルト。
- 請求項1に記載の積層転写ベルトにおいて、前記パターン形成領域の表面は、JIS Z 8741(入射角60度)に準拠して測定される反射光沢度が90%以上であることを特徴とする積層転写ベルト。
- 請求項1ないし3のいずれか1つに記載の積層転写ベルトにおいて、前記表層は、イオン導電剤を含むことを特徴とする積層転写ベルト。
- 請求項1ないし4のいずれか1つに記載の積層転写ベルトにおいて、前記基層は、ポリイミド、または、ポリアミドイミドにより構成されることを特徴とする積層転写ベルト。
- 請求項1ないし5のいずれか1つに記載の積層転写ベルトにおいて、前記表層と基層の間に中間層を有することを特徴とする積層転写ベルト。
- 請求項6に記載の積層転写ベルトにおいて、前記中間層は前記非画像形成領域にも形成されていることを特徴とする積層転写ベルト。
- 請求項6または7に記載の積層転写ベルトにおいて、前記中間層は前記パターン形成領域にも形成されており、前記基層と前記中間層の積層された状態で、前記パターン形成領域の表面は、JIS Z 8741(入射角60度)に準拠して測定される反射光沢度が90%以上であることを特徴とする積層転写ベルト。
- 請求項1ないし8のいずれか1つに記載の積層転写ベルトを備えたことを特徴とする電子写真方式の画像形成装置。
- 請求項9に記載の画像形成装置において、前記積層転写ベルトの前記パターン形成領域に対向する位置に光学的反射濃度センサを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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-
2006
- 2006-11-02 JP JP2006299240A patent/JP2008116653A/ja active Pending
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