JP2009053503A - 無端ベルト、その製造方法および画像形成装置 - Google Patents

無端ベルト、その製造方法および画像形成装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2009053503A
JP2009053503A JP2007220942A JP2007220942A JP2009053503A JP 2009053503 A JP2009053503 A JP 2009053503A JP 2007220942 A JP2007220942 A JP 2007220942A JP 2007220942 A JP2007220942 A JP 2007220942A JP 2009053503 A JP2009053503 A JP 2009053503A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
endless belt
belt
peripheral surface
outer peripheral
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.)
Granted
Application number
JP2007220942A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4470974B2 (ja
Inventor
Takeshi Miyamoto
宮本  剛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP2007220942A priority Critical patent/JP4470974B2/ja
Priority to US12/053,960 priority patent/US8175496B2/en
Publication of JP2009053503A publication Critical patent/JP2009053503A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4470974B2 publication Critical patent/JP4470974B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D29/00Producing belts or bands

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
  • Fixing For Electrophotography (AREA)

Abstract

【課題】低温低湿環境下においても優れた剥離性を有する無端ベルトを提供すること。
【解決手段】ポリイミド系樹脂を含み、外周面が水に対する接触角が互いに異なる第1の領域10と第2の領域20とを有し、前記第1の領域の面積の総和と前記第2の領域の面積の総和との比が80:20〜20:80の範囲内である無端ベルト。
【選択図】図1

Description

本発明は、無端ベルト、その製造方法および画像形成装置に関するものである。
電子写真方式を用いた画像形成装置による画像の形成は、以下のように行われる。まず、無機材料または有機材料からなる光伝導性感光体からなる潜像保持体表面を帯電させる。その後、潜像保持体表面に画像信号を変調したレーザー光を照射して静電潜像を形成する。続いて、帯電したトナーにより静電潜像を現像してトナー像を形成する。最後に、潜像保持体表面のトナー像を直接又は中間転写体を介して紙などの記録媒体に転写し、定着することにより画像を形成する(特許文献1参照)。
ここで、感光体上のトナー像を中間転写体に一次転写し、次いで中間転写体上のトナー像を紙などの記録媒体へ二次転写する方式(いわゆる中間転写方式)を採用した画像形成装置に用いられる中間転写ベルトとしては、例えば、ポリカーボネート(PC:例えば、特許文献2参照)を用いたベルト、ポリフッ化ビニリデン(PDDF:例えば、特許文献3参照)を用いたベルト、ポリアルキレンテレフタレート、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)とPCとのブレンド(例えば、特許文献4参照)などの熱可塑性樹脂にカーボンブラック等の導電剤を分散させた半導電性(10〜1011Ωcm)無端ベルト、また、ポリエステルなどの織布とニトリルブタジエンゴム(NBR)などの弾性材料とが積層してからなる補強材入り弾性ベルト(特許文献5、6)などが提案されている。
さらに近年、この中間転写体を加熱することで記録媒体上のトナー像を定着する方法、即ち、中間転写・定着方式も提案されている(例えば、特許文献7参照)。
中間転写・定着方式は、感光体上のトナー像を中間転写体を介して記録媒体へ二次転写した後、この中間転写体を直接又は間接的に加熱することで、この中間転写体に接触している記録媒体上のトナー像を定着する方式である。この方式は、中間転写機構と定着機構とが離別していた従来の装置と比較して、装置の小型化、低コスト化が可能であるという利点を有する。
ここで、中間転写・定着方式に用いられるベルト材料には、駆動時の応力に耐える機械強度を有すると同時に、定着時に与えられる200℃近い熱に耐え得ることが要求される。
一方、電子写真複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置の、印刷・複写の最終段階で行われる定着工程では、転写紙等の記録媒体表面のトナーを加熱溶融して、トナーを記録媒体表面に定着させることが必要である。かかる定着工程においては、従来の熱ロール(ローラー)定着法に代わり、起動時間短縮に優れるベルト定着方式が広く普及している。
ベルト定着方式は、フィルム状のエンドレスベルトを介して、ヒーターにより記録媒体表面のトナーを加熱する方法であり、定着ベルトとゴムロールとを圧接させて接触部を形成し、定着ベルトとゴムロールとの接触部にトナー像が形成された記録媒体を挿通させてヒーターにより加熱し、トナー像を記録媒体表面に融着して定着させる。
かかるベルト定着法では、薄いフィルム状のベルトを介するだけで、ヒーターにより直接加熱するため、加熱部が短時間で所定の温度に達し、電源投入後の待ち時間を大幅に削減することができる。更に、必要部分のみを加熱するため、消費電力も少ないという利点がある。
上記電子写真装置に使用される転写ベルト、中間転写ベルト、定着ベルトなどの各種機能をもつベルト部材全般に渡り、その要求される、耐熱性、耐久性、機械強度、耐薬品性、電気的安定性など各種特性を同時に満たし、各ベルト用途として好適に使用しえる樹脂材料として、ポリイミド、ポリアミドイミドなどのポリイミド系樹脂が最も優れている。
かかるポリイミド系樹脂は、その分子構造中にイミド環構造を有することが特徴であり、大きな側鎖構造をもたず、イミド環、フェニレン基など剛直性の高い主鎖構造を有する。このため、ポリイミド系樹脂は、その樹脂分子鎖内の自由回転が抑制され、かつ、分子鎖間に強固な相互作用力を有するため、高い機械強度、耐久性を発現する。さらにポリイミド系樹脂は、イオン性極性基をもたず、原料精製も容易なため不純物が少なく電気的安定性が高い。
しかしながら、前記ポリイミド、ポリアミドイミド等のポリイミド系材料からなる無端ベルト(無端ベルト)を転写ベルト、定着ベルト、転写搬送ベルト、中間転写ベルトとして用いる場合、表面部に紙などの記録媒体を保持−離型するプロセスが繰り返し・連続的に行われる。それゆえ、無端ベルトには、この保持−離型プロセスにおいて、記録媒体の離型が確実に行われることが求められる。
一方、定着ベルトにおいては、離型性を確保するためベルト基材の表面に表面エネルギーの低い離型層を設けて剥離性を確保する方法も提案されている(特許文献8,9,10参照)。
特開昭62−206567公報 特開平6−228335号公報 特開平5−200904号公報 特開平6−149083号公報 特開平9−305038号公報 特開平10−240020号公報 特開平6−258960号公報 特許第2784141号公報 特許第2903972号公報 特開2004−163578号公報
しかしながら、ベルト基材上に設けられる離型層として使用しえる熱可塑性樹脂やゴム材料などは耐磨耗性や機械的強度が低い。
これに対して、無端ベルトは、離型層を設けたベルトと比べると、優れた耐摩耗性や機械的強度を有する。しかし、ポリイミド系材料は絶縁性が高いため、熱可塑性樹脂やゴム材料に比して表面部に静電気が蓄積し易い。このため、紙などの静電気を蓄積しやすい材料から構成される記録媒体を用いた場合、特に低温低湿環境下では記録媒体表面に蓄積した静電気により、剥離トラブルが生じやすい。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、低温低湿環境下においても優れた剥離性を有する無端ベルトおよびその製造方法、並びに、低温低湿環境下においても紙づまりの発生を抑制する無端ベルトを用いた画像形成装置を提供することを課題とする。
上記課題は以下の本発明により達成される。すなわち、
請求項1に係わる発明は、
ポリイミド系樹脂を含み、外周面が水に対する接触角が互いに異なる第1の領域と第2の領域とを有し、
前記第1の領域の面積の総和と前記第2の領域の面積の総和との比が80:20〜20:80の範囲内であることを特徴とする無端ベルトである。
請求項2に係わる発明は、
前記第1の領域の水に対する接触角と前記第2の領域の水に対する接触角との差の絶対値が、10度以上であることを特徴とする請求項1に記載の無端ベルトである。
請求項3に係わる発明は、
前記第1の領域の水に対する接触角と前記第2の領域の水に対する接触角との差の絶対値が、20度以上であることを特徴とする請求項1に記載の無端ベルトである。
請求項4に係わる発明は、
前記第1の領域の面積の総和と前記第2の領域の面積の総和との比が70:30〜30:70の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の無端ベルトである。
請求項5に係わる発明は、
前記第1の領域の面積の総和と前記第2の領域の面積の総和との比が60:40〜40:60の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の無端ベルトである。
請求項6に係わる発明は、
前記第1の領域の十点平均粗さRzに対する前記第2の領域の十点平均粗さRzの比が0.8以上1.2以下の範囲にあることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の無端ベルトである。
請求項7に係わる発明は、
前記第1の領域のイミド化率と、前記第2の領域のイミド化率とが、下式(1)を満たすことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の無端ベルト。
・式(1) |第1の領域のイミド化率−第2の領域のイミド化率|≧20
〔式(1)中、イミド化率とは、下式(2)に示される値を意味する。〕
・式(2) イミド化率={(Abs(C=O))/(Abs(Ar))}×k×100
〔式(2)中、Abs(C=O)は、前記ポリイミド系樹脂を構成するイミド基由来のカルボニル基に起因する1700cm−1以上1850cm−1以下に現われるピークの吸光度を表し、Abs(Ar)は、前記ポリイミド系樹脂を構成するベンゼン環に起因する1400cm−1以上1600cm−1以下に現われるピークの吸光度を表し、kは定数(使用するポリイミド樹脂フィルムを400℃にて焼成したフィルムのAbs(C=O)/Abs(Ar)の値)を表す。〕
請求項8に係わる発明は、
筒状支持体の表面にポリイミド系組成物を塗布して塗膜を形成する塗膜形成工程と、
前記塗膜を乾燥後、焼成することにより筒状の基材を形成する基材形成工程と、
加水分解処理、プラズマ処理、コロナ放電処理および紫外線照射処理からなる群より選択される少なくとも1つの表面処理を、前記基材の外周面の全面積のうちの20%以上80%以下の面積割合を占める前記外周面の特定の領域に対して実施する表面処理工程と、を有することを特徴とする無端ベルトの製造方法。
請求項9に係わる発明は、
前記基材形成工程を実施した後に、前記外周面の前記特定の領域以外の領域をマスキング処理し、続いて、前記表面処理工程として前記加水分解処理を実施することを特徴とする請求項8に記載の無端ベルトの製造方法。
請求項10に係わる発明は、
前記加水分解処理が、前記特定の領域にアルカリ性溶液を接触させるアルカリ性溶液処理を含むことを特徴とする請求項8または請求項9に記載の無端ベルトの製造方法。
請求項11に係わる発明は、
前記アルカリ性溶液処理を利用した加水分解処理を施した前記特定の領域に、酸性溶液を接触させる酸性溶液接触工程を更に有することを特徴とする請求項10に記載の無端ベルトの製造方法。
請求項12に係わる発明は、
無端ベルトを1本以上搭載し、前記1本以上の無端ベルトのうちの少なくとも1本が、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の無端ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
請求項13に係わる発明は、
前記1本以上の無端ベルトのうちの少なくとも1本が、前記無端ベルトからなる中間転写ベルトであることを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。
請求項14に係わる発明は、
前記1本以上の無端ベルトのうちの少なくとも1本が、前記無端ベルトからなる転写搬送ベルトであることを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。
請求項15に係わる発明は、
前記1本以上の無端ベルトのうちの少なくとも1本が、前記無端ベルトからなる定着ベルトであることを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。
以上に説明したように、請求項1に記載の発明によれば、低温低湿環境下においても記録媒体に対して優れた剥離性を有する無端ベルトを提供することができる。
請求項2に記載の発明によれば、転写搬送ベルトとして用いた場合に、記録媒体に対してより優れた剥離性が得られる無端ベルトを提供することができる。
請求項3に記載の発明によれば、定着ベルトとして用いた場合に、記録媒体に対してより優れた剥離性が得られる無端ベルトを提供することができる。
請求項4に記載の発明によれば、転写搬送ベルトとして用いた場合に、記録媒体に対してより優れた剥離性が得られる無端ベルトを提供することができる。
請求項5に記載の発明によれば、定着ベルトとして用いた場合に、記録媒体に対してより優れた剥離性が得られる無端ベルトを提供することができる。
請求項6に記載の発明によれば、定着ベルトとして用いた場合、記録媒体への押し付け加圧が均一となり定着不良を起こしにくくなり、中間転写ベルトとして使用した際にトナーの転写不良を抑制でき、より良好な記録媒体の剥離性及び動作安定性を兼備する無端ベルトを提供することができる。
請求項7に記載の発明によれば、第1の領域と第2の領域との間で、記録媒体に対する剥離性を確保するのに必要な接触角差を有する無端ベルトを提供することができる。
請求項8に記載の発明によれば、低温低湿環境下においても記録媒体に対して優れた剥離性を有する無端ベルトの製造方法を提供することができる。
請求項9に記載の発明によれば、低温低湿環境下においても記録媒体に対して優れた剥離性を有する無端ベルトを提供することができる。
請求項10に記載の発明によれば、低温低湿環境下においても記録媒体に対して優れた剥離性を有する無端ベルトを提供することができる。
請求項11に記載の発明によれば、低温低湿環境下においても記録媒体に対して優れた剥離性を有する無端ベルトを提供することができる。
請求項12に記載の発明によれば、低温低湿環境下においても紙づまりの発生を抑制できる画像形成装置を提供することができる。
請求項13に記載の発明によれば、中間転写ベルトが配置された部位で、低温低湿環境下においても紙づまりの発生を抑制できる画像形成装置を提供することができる。
請求項14に記載の発明によれば、転写搬送ベルトが配置された部位で、低温低湿環境下においても紙づまりの発生を抑制できる画像形成装置を提供することができる。
請求項15に記載の発明によれば、定着ベルとベルトが配置された部位で、低温低湿環境下においても紙づまりの発生を抑制できる画像形成装置を提供することができる。
(無端ベルト)
本実施形態の無端ベルトは、ポリイミド系樹脂を含み、外周面が水に対する接触角が互いに異なる第1の領域と第2の領域とを有し、前記第1の領域の面積の総和と前記第2の領域の面積の総和との比が80:20〜20:80の範囲内であることを特徴とする。
従って、本実施形態の無端ベルトの外周面には、水に対する接触角が相対的に高く記録媒体に対する付着性が低い領域と、水に対する接触角が相対的に低く記録媒体に対する付着性が高い領域とが存在し、これら2つの領域の境界線が剥離起点として機能する。このため、外周面が単一の領域(水に対する接触角が面内のいずれにおいても同じである単一の領域)からなる無端ベルトと比べて、低温低湿環境下においても記録媒体に対して優れた剥離性を有する。
また、通常、記録媒体の剥離に際しては記録媒体と接触する部分の無端ベルトが変形させられる。これに加えて本実施形態の無端ベルトでは、上述したように記録媒体と無端ベルト外周面との間の密着性(または離型性)が第1の領域と第2の領域で異なる。それゆえ、無端ベルト外周面に存在する剥離起点と対面するように配置された記録媒体の面内でせん断応力が各所に生じて、このせん断応力によって安定した記録媒体の離型性が発現する。かかる記録媒体の離型は、接触した状態にある記録媒体と無端ベルトとを剥離することを目的として、記録媒体に対して何らかの機械的手段によって外力を強制的に加えるものではない。このため、長期間に渡って無端ベルトを駆動させても記録媒体の離型トラブルが生じにくい。
また、無端ベルトは、ポリイミド系樹脂を含むため、ベルト基材上に離型層を設けたベルトと比べて、優れた耐摩耗性や機械的強度を有する。
−接触角−
ここで、「水に対する接触角が互いに異なる」とは、第1の領域の水に対する接触角と第2の水に対する接触角との差の絶対値(以下、「接触角差」と称す場合がある)が、5度以上であることを意味する。接触角差が5度未満では、2つの領域の境界線が剥離起点として機能することが困難となり、剥離性が低下してしまう。
なお、接触角差は、10度以上が好ましく、20度以上がより好ましい。また、接触角差の上限値は特に限定されるものではないが、実用上は40度以下であることが好ましい。
一方、本実施形態の無端ベルトは画像形成装置内において、無端ベルト(例えば、定着ベルト、転写搬送ベルト、中間転写ベルト等)として用いられるものである。この無端ベルトとしての用途を考慮すると、定着ベルト、転写搬送ベルト、中間転写ベルトの中でも相対的に最も高い剥離性が要求されるのが記録媒体と接触した際の密着性が高い定着ベルトである。そして、同様の観点から、その次に高い剥離性が要求されるのが転写搬送ベルトであり、剥離性に対する要求レベルが最も低いものは中間転写ベルトである。
この観点からは、本実施形態の無端ベルトを定着ベルトとして用いる場合、接触角差は20度以上がより好ましく、25度以上が更に好ましい。接触角差は20度未満では、定着ベルトとして要求される剥離性が確保できなくなる場合がある。
また、本実施形態の無端ベルトを転写搬送ベルトとして用いる場合、接触角差は10度以上がより好ましく、20度以上が更に好ましい。接触角差は10度未満では、転写搬送ベルトとして要求される剥離性が確保できなくなる場合がある。
なお、本実施形態の無端ベルトを中間転写ベルトとして用いる場合は、既述したように接触角差は少なくとも5度以上あればよい。
ここで、第1の領域や第2の領域の水に対する接触角は以下の方法にて測定される。
まず無端ベルトより切り出した試料片(縦50mm×横50mm)を、平坦なガラス基板上に貼付けて測定試料とする。測定は、温度25℃、湿度60%環境下で行われる。かかる測定試料を、協和界面科学株式会社製接触角計CA−Xの試料台上に設置して、マイクロシリンジより50μlの水を測定部(第1の領域又は第2の領域内)に滴下する。水滴を滴下後、30秒後の水の接触角(水滴が試料面とのなす角)をCCDによる手動3点計測にて測定する。同様の手順で繰返し5点測定し、その平均値をもって水の接触角とする。
なお、測定に際しては、水滴を、第1の領域と第2の領域との境界線を跨がない位置に滴下する。また、境界線を跨ぐ位置に滴下された水滴に起因する測定値(測定誤差を考慮しても、第1の領域の接触角や第2の領域の接触角との乖離が大きすぎ、第1の領域の接触角と第2の領域の接触角との中間的な値を示す場合)は無視して平均値を求める。
−第1の領域と第2の領域との面積比−
本実施形態の無端ベルトでは、外周面における第1の領域の面積の総和と第2の領域の面積の総和との比が80:20〜20:80の範囲内であることが必要であり、70:30〜30:70の範囲内であることが好ましく、60:40〜40:60の範囲内であることがより好ましい。
2つの領域の面積比が80:20〜20:80の範囲を外れる場合には、外周面が単一の領域(水に対する接触角が面内のいずれにおいても同じである単一の領域)からなる無端ベルトと比べて離型性の点で差異が無くなる。
また、既述したように定着ベルト、転写搬送ベルト、中間転写ベルトという用途の違いに起因して要求される剥離性の差を考慮した場合、本実施形態の無端ベルトを定着ベルトとして用いる場合、2つの領域の面積比は60:40〜40:60がより好ましく、55:45〜45:55が更に好ましい。2つの領域の面積比が60:40〜40:60の範囲外では定着ベルトとして要求される剥離性が確保できなくなる場合がある。
また、本実施形態の無端ベルトを転写搬送ベルトとして用いる場合、2つの領域の面積比は70:30〜30:70がより好ましく、60:40〜40:60が更に好ましい。2つの領域の面積比が70:30〜30:70の範囲外では転写搬送ベルトとして要求される剥離性が確保できなくなる場合がある。
なお、本実施形態の無端ベルトを中間転写ベルトとして用いる場合は、80:20〜20:80の範囲内であればよい。
−第1の領域および第2の領域の配置パターン−
第1の領域および第2の領域の配置パターンとしては、2つの領域の面積比が上述した範囲を満たすのであれば特に限定されず、例えば、第1の領域と第2の領域とを帯状に交互に配置したり、市松模様状に配置したり、水玉模様などのようにいずれか一方の領域に他方の領域を離散的に設けた配置などが挙げられる。
第1の領域及び第2の領域の配置は、規則的であっても不規則的であってもよいが、規則的であることがより好ましい。
これら2つの領域が外周面に規則的に配置されることにより、外周面内のいずれの部分においても一様且つ均質な離型性を有する。なお、当該「規則的」とは、2つの領域が、外周面上の任意の直線に対して線対称に配置されていること、及び/または、外周面上の任意の点に対して点対称に配置されていることを意味する。また、規則的配置は、外周面全面のみならず、少なくとも外周面の部分的範囲に着目した場合に満たされるものであってもよい。
また、互いに隣接する第1の領域と第2の領域との境界線が直線部分を含む場合、この直線状の境界線は、無端ベルト外周面の周方向と平行に設けられていてもよく、また、幅方向と平行に設けられていてもよい。しかし、剥離性をより高くするという観点からは、直線状の境界線は無端ベルト外周面の幅方向に対して30度以上60度以下の角度を成すように設けられていることが好ましく、40度以上60度以下の角度を成すように設けられていることがより好ましい。
なお、第1の領域および第2の領域のパターン形成の容易さ等の観点からは、無端ベルト外周面に設けられる第1の領域と第2の領域との成す境界線は全て直線から構成されてもよい。
また、ストライプ模様や市松模様などのように境界線が複数の平行な直線により構成される場合、剥離性をより確実に確保する観点から外周面内における直線状の境界線は少なくとも10本以上であることが好ましく、100本以上であることが好ましい。なお、外周面内における直線状の境界線の本数の上限値は特に限定されないが、実用上は1000本以下とすることが好ましい。
さらに、境界線は、外周面幅方向において任意の領域に設けることができるが、無端ベルトを画像形成装置に取り付けた状態で、用紙の長手方向を給紙方向としてB5サイズの用紙を給紙した際に、B5サイズの用紙が接触する領域内に少なくとも設けることが好ましい。この場合、B5サイズの用紙以外にも一般的に広く利用されているBA4やA3サイズの用紙においても、剥離性が得られる。
次に、外周面における第1の領域及び第2の領域の配置・形状の具体例について、図面を用いて説明する。
図1は、本実施形態の無端ベルトの外周面における第1の領域及び第2の領域の配置・形状の一例を示す概略模式図であり、外周面の一部分を拡大したものである。ここで、図1(A)は、周方向に平行な帯状の第1の領域と第2の領域とが、幅方向に交互に配置された状態を示した図であり、図1(B)は、幅方向に平行な帯状の第1の領域と第2の領域とが、周方向に交互に配置された状態を示した図である。また、図中、10は第1の領域(又は第2の領域)、20は第2の領域(又は第1の領域)を表し、記号Rで示される片矢印は無端ベルトの周方向を表す(以下、図2〜図4においても同じ)。
なお、図1中において、各々の領域の幅は特に限定されるものではないが、B5サイズ程度のサイズの小さい用紙に対しても十分な剥離性を確保すると共に、パターン形成の容易さなども考慮すれば0.5mm以上10.0mm以下の範囲が好ましく、1.0mm以上5.0mm以下の範囲が好ましい。
図2は、本実施形態の無端ベルトの外周面における第1の領域及び第2の領域の配置・形状の他の例を示す概略模式図であり、外周面の一部分を拡大したものである。ここで、図2(A)は、帯状の第1の領域と第2の領域とが、これら2つの領域の直線状の境界線が幅方向(矢印R方向と直交する方向)に対して角度θ1(但し、θ1は、30度以上60度以下程度の鋭角)を成すように交互に配置された状態を示した図である。図2(B)は、第1の領域と第2の領域とが市松模様状で、且つ、これら2つの領域の境界線が幅方向に対して角度θ2(但し、θ2は、30度以上60度以下程度の鋭角)鋭角を成すように配置された状態を示した図である。また、図中、W1は第1の領域10の幅、W2は第2の領域20の幅、Wa、Wbは、第1の領域10および第2の領域20の縦横の長さを意味する。
なお、図2中において、W1、W2は特に限定されるものではないが、B5サイズ程度のサイズの小さい用紙に対しても十分な剥離性を確保すると共に、パターン形成の容易さなども考慮すれば0.5mm以上10.0mm以下の範囲が好ましく、1.0mm以上5.0mm以下の範囲が好ましい。また、Wa、Wbも特に限定されるものではないが、上記と同様の観点から0.5mm以上10.0mm以下の範囲が好ましく、1.0mm以上5.0mm以下の範囲が好ましい。
図3は、本実施形態の無端ベルトの外周面における第1の領域及び第2の領域の配置・形状の他の例を示す概略模式図であり、一の領域中に円形状の他の領域が離散的に配置された外周面の一部を拡大したものである。ここで、図3(A)は円形状の領域が千鳥配列された例について示したものであり、図3(B)は円形状の領域が正方配列された例について示したものであり、図3(C)は円形状の領域がランダムに配列された例について示したものである。また、図3(A)において、r1は第2の領域20の直径を表し、θ11およびθ12は、幅方向(矢印R方向と直交する方向)と、幅方向に対して交差するように等間隔に配置された複数の第2の領域の中心点を結んで形成される直線との成す角度を表し、d1は幅方向に対して交差するように等間隔に配置され且つ互いに隣り合う位置にある第2の領域の中心点間の距離を表す。
なお、図3に一例を示したように、一の領域中に円形状の他の領域を離散的に配置する場合、円形状の領域の直径は、B5サイズ程度のサイズの小さい用紙に対しても十分な剥離性を確保すると共に、パターン形成の容易さなども考慮すれば1.0mm以上100.0mm以下が好ましく、5.0mm以上20.0mm以下がより好ましい。
図4は、本実施形態の無端ベルトの外周面における第1の領域及び第2の領域の配置・形状の他の例を示す概略模式図であり、図4(A)は一の領域中に帯状の他の領域が離散的に配置された外周面の一部を拡大したものであり、図4(B)は回転方向と直交する方向に連続して設けられた第1の領域と第2の領域とが回転方向に交互に配置された外周面の一部を拡大したものであり、図中に示す符号や記号は図3に示したものと同様である。
また、図4(A)において、A1は第2の領域20の矢印R方向と平行な方向の長さを表し、B1は第2の領域20の幅方向(矢印R方向と直交する方向)と平行な方向の長さを表し、X1は矢印R方向において互いに隣り合う位置にある第2の領域20間の距離を表し、Y1は幅方向(矢印R方向と直交する方向)において互いに隣り合う位置にある第2の領域20間の距離を表す。
図4(A)に示す例では、帯状の第2の領域20が、その短手方向が回転方向と平行となるように千鳥配列で配置されている。また、図4(B)に示す例では、回転方向と直交する方向(外周面の幅方向)に連続的に設けられ、且つ、外周面の幅方向に対して周期的に回転方向の幅の広い部分と狭い部分とが交互に繰り返す形状を持つ第2の領域20と、第1の領域10とが回転方向に交互に配置されている。
なお、図4(A)に示す第2の領域20の幅、図4(B)に示す第1の領域10、第2の領域20の幅、図4(A)に示す周方向に互いに隣あうように配置された2つの第2の領域20の間隔については特に限定されないが、図1に示す配置・形状パターンについて例示した場合に準じた範囲とすることが好ましい。
−外周面の十点平均粗さRz−
また、本実施形態の無端ベルトでは、第1の領域の十点平均粗さRz(Rz(1))に対する第2の領域の十点平均粗さRz(Rz(2))の比(=Rz(2)/Rz(1)、以下、「Rz比」と称す場合がある)が、0.8以上1.2以下の範囲にあることが好ましく、0.9以上1.1以下の範囲にあることがより好ましく、1.0が最も好ましい。
Rz比が0.8未満である場合、記録媒体の剥離性が 不十分となる場合がある。またRz比が1.2を越える場合、本実施形態の無端ベルトを定着ベルトとして使用した際にトナーの定着不良を引き起こしたり、中間転写ベルトとして使用した際にトナーの転写残りを引き起こしたりし、連続使用に耐えられなくなる場合がある。
なお、各領域の十点平均粗さRz(JIS B 0601(1994)に規定されるRz)は、(株)東精エンジニアリング社製表面粗さ計Surfcom570Aにより、無端ベルトより切り出した試料片を、平坦なガラス基板上に貼付けて測定試料としたものを測定して求めた。なお、測定に際して、触針は2つの領域の境界線を跨がないように走査し、第1の領域および第2の領域の各々について、それぞれ10箇所のRzを測定し、この平均値を用いて、Rz比を求めた。
以下にRzの測定条件を示す。
触針先端形状:θ=90°円錐型触針
触針先端径:先端部r(tip)=2μm
走査距離:10.0mm
なお、十点平均粗さRzとは下式(1)で定義される値を意味し、測定により得られた粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さ(5.0mm)だけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から縦倍率の方向に測定した、最も高いピーク(Yp1)から5番目に高いピーク(Yp5)までのピーク高さの絶対値の算術平均値と、最も低いピーク(Yv1)から5番目に低いピーク(Yv5)までのピーク高さの絶対値の算術平均値との和を意味する値(単位;μm)である。
・式(1)
Rz=|Yp1+Yp2+Yp3+Yp4+Yp5|/5+|Yv1+Yv2+Yv3+Yv4+Yv5|/5
−第1の領域および第2の領域のイミド化率−
また、第1の領域のイミド化率と、第2の領域のイミド化率とは、下式(2)を満たすことが好ましい。
・式(2) |第1の領域のイミド化率−第2の領域のイミド化率|≧20
式(2)中、イミド化率とは、下式(3)に示される値を意味する。
・式(3) イミド化率={(Abs(C=O))/(Abs(Ar))}×k×100
〔式(3)中、Abs(C=O)は、前記ポリイミド系樹脂を構成するイミド基由来のカルボニル基に起因する1700cm−1以上1850cm−1以下に現われるピークの吸光度を表し、Abs(Ar)は、前記ポリイミド系樹脂を構成するベンゼン環に起因する1400cm−1以上1600cm−1以下に現われるピークの吸光度を表し、kは定数(使用するポリイミド樹脂フィルムを400℃にて焼成したフィルムのAbs(C=O)/Abs(Ar)の値)を表す。〕
ここで、第1の領域や第2の領域における1700cm−1以上1850cm−1の吸光度および1400cm−1以上1600cm−1の吸光度は、ポリイミド系樹脂の赤外光吸収スペクトルから求めた。この赤外光吸収スペクトルは、堀場製作所製顕微FT−IR FT−530を用いて、無端ベルトの外周面の反射光スペクトルとして測定した。
また、定数k値は、ポリイミド系樹脂の合成に用いた成分をガラス基板上に塗布した後、120℃にて30分間乾燥した後、400℃で1時間熱処理することによりイミド化反応を終了させたポリイミドフィルム試料のAbs(C=O)/Abs(Ar)の値を表す値であり、当該値を有するポリイミド系樹脂は、100%のイミド化反応が行われたものに相当する。
なお、「ポリイミド系樹脂の合成に用いた成分」とは、本実施形態の無端ベルトに含まれるポリイミド系樹脂の合成に必要な必須成分のみを意味し、無端ベルトとした状態でポリイミド系樹脂マトリックス中に必要に応じて添加・分散させられる各種添加剤成分(例えば、カーボンブラックなどの導電剤等)は除かれる。
式(2)に示される条件が満たされない場合、接触角差が小さくなり、十分な剥離性を得ることができなくなる場合がある。なお、より大きな接触角差が得られることから、|第1の領域のイミド化率−第2の領域のイミド化率|の値は20以上が好ましく、30以上がより好ましい。なお、|第1の領域のイミド化率−第2の領域のイミド化率|の値の上限値は特に限定されないが、後述する無端ベルトの製造方法における製造性の確保など、実用上の観点からは、50以下であることが好ましい。
なお、本実施形態の無端ベルトは、第1の領域を構成するポリイミド系樹脂も第2の領域を構成するポリイミド系樹脂も、その合成に用いられるモノマー等の樹脂原料は同一であり、モノマーを重合する際の重合条件も同一である。しかしながら、ポリイミド系樹脂を用いて一旦円筒状の無端ベルトとした後に後述する表面処理を施して、第1の領域と第2の領域とのイミド化率を異なるものとすることにより、第1の領域と第2の領域との接触角差を5度以上に制御することが容易である。
−無端ベルトの構成材料−
本実施形態の無端ベルトは、ポリイミド系樹脂の他に、画像形成装置内で無端ベルトとして利用する上で離型性以外に要求される各種特性を確保するために、カーボンブラックや金属粉末、ポリアニリンなどの導電剤やその他の成分が必要に応じて添加される。以下、無端ベルトを構成する構成材料や、無端ベルトの作製に必要な原料などについて説明する。
<ポリイミド系樹脂を用いる場合の各種構成材料等について>
−ポリイミド系樹脂−
本実施形態に用いられるポリイミド系樹脂とは、その分子主鎖中にイミド環結合が一定規則をもって導入された、高分子量体をいう。具体的には、所謂ポリイミド樹脂またはポリアミドイミド樹脂である。
以下に、ポリイミド系樹脂としてポリイミド樹脂を用いる場合に用いられる各種の構成材料等についてより詳細に説明し、ポリアミドイミド樹脂を用いる場合については後述する。
かかるポリイミド樹脂は、いわゆるテトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とからの縮合物であるポリアミック酸樹脂を脱水閉環反応させてからなるポリイミド樹脂であり、樹脂の分子構造中には、原料であるテトラカルボン酸二無水物由来のテトラカルボン酸残基(テトラカルボン酸構造より分子中の4つのカルボキシル基構造を除した構造を示す)と、同じく原料であるジアミン化合物由来のジアミン化合物残基(ジアミン化合物構造より分子中の2つのアミノ基構造を除した構造を示す)とを含み、テトラカルボン酸残基とジアミン残基とがイミド環結合によって連結された構造をもつものである。
一方、ポリアミドイミド樹脂は、その分子主鎖中にイミド環結合とアミド結合とが一定規則をもって導入された、高分子量体をいる。具体的には、1つの芳香環に3つのカルボキシル基が結合したトリメリット酸を主原料としたポリアミドイミド樹脂を挙げることができる。
−ポリアミック酸−
ポリイミド樹脂の合成に用いられるポリアミック酸溶液は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを1:1程度のモル比で混合し有機極性溶媒中で重合反応させて得られるものを用いることができる。
−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得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。
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、が最も好適に使用される。
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−
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及び脂環式ジアミン等を挙げることができる。
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。
−テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物との組み合わせ−
ポリアミック酸としては、本実施形態の無端ベルトの強度をより向上させることができる観点から、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。
−ポリアミック酸組成物の固形分濃度−
ポリアミック酸溶液に、必要に応じて用いられる導電剤等のその他の成分が添加されたポリアミック酸組成物の固形分濃度は特に規定されるものではないが、本実施形態の無端ベルトの製造に際してポリアミック酸組成物による塗膜の形成を容易とする観点から、適当な粘度を発現する範囲が選択される。
ポリアミック酸溶液の最適な粘度範囲としては、一般に1Pa・s以上100Pa・s以下が好ましい。なお、この粘度範囲に調整するためには、ポリアミック酸溶液の固形分濃度は、溶媒として有機極性溶媒を用いる場合、5質量%以上30質量%以下の範囲が好ましい。
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、最終的に得られる無端ベルトの強度が低下する場合がある。また、重合時の固形分濃度が、30質量%より高いと反応時に樹脂原料として用いるモノマーの不溶部が生じてしまい反応がほとんど進行し得なくなり、最終的に得られる無端ベルトの強度が低下する場合がある。
−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℃以上80℃以下の範囲で行われることが好ましい。反応温度が0℃以下であると、溶液の粘度が高くなり、反応系の攪拌が困難になるためである。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平行して、一部イミド化反応が起こるため、反応制御の点で問題が生じる場合がある。
−導電性高分子/ポリアミック酸の配合比率−
なお、導電剤として導電性高分子を用いる場合、ポリアミック酸組成物中のポリアミック酸成分に対する導電性高分子の配合比率は特に規定されるものではないが、本実施形態の無端ベルトを画像形成装置内の無端ベルトとして用いる場合に要求される抵抗値によって調整される。
例えば、中間転写ベルトまたは転写搬送ベルトとして要求される表面抵抗率(ρs値)は常用対数値で8以上13以下の範囲である。このため、これらの用途で本実施形態の無端ベルトを用いる場合には、上記抵抗特性が安定に発現されるように、導電性高分子の種類、導電性高分子の配合量、ドーパント種類、ドーパント配合量などによって調整される。
それゆえ、例えば、本実施形態の無端ベルトを、中間転写ベルトまたは転写搬送ベルトとして用いる場合、ポリアミック酸樹脂100質量部に対して、導電性高分子の配合量は1質量部以上40質量部以下の範囲で調整されることが好ましい。導電性高分子の配合量が、上記範囲を外れる場合は上述した用途で要求される抵抗値に調整することが困難となる場合がある。
−ポリアミック酸組成物中の導電性高分子粒子の粒径−
ポリアミック酸組成物中に導電性高分子が含まれる場合、導電性高分子は、有機極性溶媒中に溶解または分散された状態で存在する。ポリアミック酸組成物中に含まれる導電性高分子粒子の粒子径は、10μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましく、1μ以下であることが更に好ましい。ポリアミック酸組成物中の導電性高分子粒子の粒子径が、10μmを超えると、得られる無端ベルト中で導電性高分子が大きなドメイン構造を形成してしまい、得られる無端ベルトの電気的特性、力学特性の低下を引き起こしてしまう場合がある。
−導電剤−
本実施形態の無端ベルトには、画像形成装置に用いる無端ベルトとして要求される電気的特性を確保するために、必要に応じて導電剤が含まれる。利用可能な導電剤としては公知のものが利用できるが、好適な導電剤としては、カーボンブラック、イオン導電性物質、導電性高分子材料が挙げられ、また、その他の導電性(電気抵抗=10-10以上10 Ωcm未満、以下同様)の粉末材料や、半導電性(電気抵抗=10Ωcm以上、1013Ωcm以下、以下同様)の粉末材料を用いることもできる。
無端ベルトに添加される導電剤の量は、用途に応じて選択されるが、無端ベルトを中間転写ベルトや定着ベルトとして用いる場合には、外周面の表面電気抵抗が半導電性領域(10Ωcm以上1013Ωcm以下)となるように選択され、無端ベルトを転写搬送ベルトとして用いる場合には、外周面の表面電気抵抗が導電性領域(10-10Ωcm以上10Ωcm未満)となるように選択される。なお、無端ベルトを転写搬送ベルトとして用いる場合、導電剤としては容易に導電性を高めることができるため金属酸化物を用いることが好適である。
次に、導電剤として利用できる各種材料について以下に説明する。
まず、カーボンブラックとしては、基本的に導電性をもつカーボンブラックを用いることが好ましいが、半導電性のカーボンブラックも利用できる。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。
一方、イオン導電性物質としては、例えばLiCl等が利用でき、導電性高分子材料としては、例えば、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が利用できる。また、その他の導電性の粉末材料としては、特に制限はないが、例えば、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利用できる。
なお、導電剤は、1種類のみを用いてもよいが2種類以上を併用することもできる。また、上記に例示した導電剤をポリアミック酸組成物に配合する場合、その配合量は、ポリアミック酸100質量部に対して20質量部以上40質量部以下の範囲で配合されることが好ましい。配合量が20質量部未満または40質量部を超えると画像形成装置に用いる無端ベルトとして要求される電気的特性を確保することが困難となる場合がある。
これら導電剤はその使用目的により選択される。例えば、透明な無端ベルトを得たい場合や、表面の光沢度の高い無端ベルトを得たい場合には金属酸化物を、環境変動の小さい無端ベルトを得たい場合には導電性高分子材料を、安価で且つ製造に際して抵抗調整が容易な無端ベルトを得たい場合にはカーボンブラックを使用することが好ましい。
なお、ポリアミック酸組成物中で良好な分散安定性が得られ、ポリイミド系樹脂中への分散性に優れ、無端ベルトの電気抵抗のバラツキを小さくすることができ、電界依存性も小さく、更に無端ベルトを転写搬送ベルトや中間転写ベルトとして利用する場合には転写電圧による電界集中が起こり難しくなる電気抵抗の経時での安定性に優れることから、導電剤としてpH5以下の酸化処理カーボンブラックを用いることが特に好ましい。
−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、空気と接触され、反応させる空気酸化法、常温(25℃)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、酸化処理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・低揮発成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。
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ブラックは、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ために、ポリイミド系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、無端ベルトの電気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る。これに加えて、無端ベルトを転写搬送ベルトや中間転写ベルトとして利用する場合には転写電圧による電界集中が起こり難くなる。
酸化処理カーボンブラックのpHは、カーボンブラックの水性懸濁液を調整し、ガラス電極で測定することで求められる。また、酸化処理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質量%以上25質量%以下の範囲で含まれていることが好ましく、2質量%以上20質量%以下の範囲で含まれていることがより好ましく、3.5質量%以上15質量%以下の範囲で含まれていることが更に好ましい。
揮発成分が1質量%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、ポリイミド系樹脂への分散性が低下することがある。一方、揮発成分が25質量%より高い場合には、ポリイミド系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、得られる無端ベルト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、揮発成分を上記範囲とすることで、ポリイミド系樹脂中への分散をより良好とすることができる。この揮発成分は、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、揮発成分10.0%)、同「スペシャルブラック350」(pH3.5、揮発成分2.2質量%)、同「スペシャルブラック100」(pH3.3、揮発成分2.2質量%)、同「スペシャルブラック250」(pH3.1、揮発成分2.0質量%)、同「スペシャルブラック5」(pH3.0、揮発成分15.0質量%)、同「スペシャルブラック4」(pH3.0、揮発成分14.0質量%)、同「スペシャルブラック4A」(pH3.0、揮発成分14.0質量%)、同「スペシャルブラック550」(pH2.8、揮発成分2.5質量%)、同「スペシャルブラック6」(pH2.5、揮発成分18.0質量%)、同「カラーブラックFW200」(pH2.5、揮発成分20.0質量%)、同「カラーブラックFW2」(pH2.5、揮発成分16.5質量%)、同「カラーブラックFW2V」(pH2.5、揮発成分16.5質量%)、キャボット社製「MONARCH1000」(pH2.5、揮発成分9.5質量%)、キャボット社製「MONARCH1300」(pH2.5、揮発成分9.5質量%)、キャボット社製「MONARCH1400」(pH2.5:揮発成分9.0質量%)、同「MOGUL−L」(pH2.5、揮発成分5.0質量%)、同「REGAL400R」(pH4.0:揮発成分3.5質量%)等が挙げられる。
上記の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、ポリイミド系樹脂中への分散性に優れる。このため、酸化処理カーボンブラックを用いる場合、その他の導電剤と比べて添加量をより高くすることが好ましい。これにより、無端ベルト中の導電剤(カーボンブラック)の含有量がより多くなるため、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に発揮することができる。
−分散剤−
なお、無端ベルトの作製に際して、カーボンブラックを分散させたポリアミック酸組成物を用いる場合、カーボンブラックの分散安定性を確保するために更に分散剤を併用することが好ましい。
分散剤としては、分子量については低分子量タイプ(分子量100〜1000程度)または高分子量タイプ(重量平均分子量1000〜100000程度)の分散剤を使用でき、また、イオン性についてはカチオン系、アニオン系、非イオン系から選ばれるいずれの種類の分散剤を使用することができる。
なお、低分子量タイプの分散剤を使用した場合、カーボンブラック表面への分散剤の吸着を均一に行うことは可能である。しかし、分散剤が得られる無端ベルトの表面に偏在してしまうために、無端ベルトの表面よりブリードアウトしてしまう場合がある。また、分散剤としてカチオン系、アニオン系などのイオン系分散剤を使用すると、ポリアミック酸組成物の経時的安定性を損ねてしまい、無端ベルトの品質が低下する場合がある。以上の理由より、分散剤としては非イオン系高分子を使用することが最も好ましい。
−非イオン系高分子−
ここで、使用することができる非イオン系高分子としては、ポリ(N−ビニル−2−ピロリドン)、ポリ(N,N’−ジエチルアクリルアジド)、ポリ(N−ビニルホルムアミド)、ポリ(N−ビニルアセトアミド)、ポリ(N−ビニルフタルアミド)、ポリ(N−ビニルコハク酸アミド)、ポリ(N−ビニル尿素)、ポリ(N−ビニルピペリドン)、ポリ(N−ビニルカプロラクタム)、ポリ(N−ビニルオキサゾリン)等が挙げられ、単独又は複数の非イオン系高分子を併用してもよい。なお、カーボンブラックの分散性がより高まることから 非イオン系高分子としてはポリ(N−ビニル−2−ピロリドン)を用いることが好ましい。
ポリアミック酸組成物中、非イオン系高分子の配合量は、ポリアミック酸100質量部に対して、0.2質量部以上3質量部以下の範囲内であることが好ましい。配合量が0.2質量部未満であると、カーボンブラックの凝集を生じ、得られる無端ベルトの電気的特性を損ねる場合がある。また、配合量が3質量部を超えると、非イオン系高分子自身が凝集を生じてしまい、得られる無端ベルトの強度の低下や、電気的特性の低下などを引き起こす場合がある。
以上、無端ベルトの作製に用いられるポリアミック酸組成物について説明したが、ポリアミック酸組成物は上述した態様のみに限定されるものではなく、当業者の知識に基づき、種々なる改良、変更、修正を加えた態様のものも利用できる。
<ポリアミドイミド樹脂を用いる場合の各種構成材料等について>
−ポリアミドイミド樹脂−
次に、ポリイミド系樹脂としてポリイミド樹脂を用いる場合に用いられる各種の構成材料等についてより詳細に説明する。
ポリアミドイミド樹脂は、いわゆるトリメリット酸とジアミン化合物とからの縮合物であるポリアミド−ポリアミック酸樹脂を脱水閉環反応させてからなるポリアミドイミド樹脂であり、樹脂の分子構造中には、原料であるトリメリット酸由来の芳香環残基(トリメリット酸酸構造より分子中の3つのカルボキシル基構造を除した構造を示す)と、同じく原料であるジアミン化合物由来のジアミン化合物残基(ジアミン化合物構造より分子中の2つのアミノ基構造を除した構造を示す)とを含み、芳香環残基とジアミン残基とがアミド結合とイミド環結合によって連結された構造をもつ。
かかるポリアミドイミド樹脂は一般に知られている製造手段、例えば、
(1)芳香族トリカルボン酸一無水物と芳香族ジアミンとの当モル量を有機極性溶媒中、脱水触媒存在下、高温で重縮合・イミド化反応をさせる方法
(2)無水芳香族トリカルボン酸モノクロリドと芳香族ジアミンとの当モル量を有機極性溶媒中、低温で重縮合・イミド化反応をさせる方法
(3)芳香族トリカルボン酸一無水物と芳香族ジイソシアネートとを有機極性溶媒中、高温で重縮合・イミド化反応させる方法
等によって製造される。
いずれの場合も、アミド結合を形成しながら重合し高分子量体へと成長して行くが、一方ではこの成長と同時的に又は後からアミド酸部分が分子内イミド化反応も行い目的のポリアミドイミド樹脂が溶媒中に溶解した状態で得られる。従って、本願明細書で言うポリアミドイミド樹脂は、基本的にはアミド−イミドの構造を有するものであるが、ある程度未イミド化のアミド酸部分を含有するポリアミドイミド樹脂であってもよい。
−トリメリット酸−
上述の(1)〜(3)に示す方法における各反応成分の具体例は次の通りである。まず芳香族トリカルボン酸一無水物としては主としてトリメリット酸一無水物又は無水トリメリット酸モノクロリドが挙げられる。
−ジアミン化合物−
ジアミン化合物としては、ポリアミック酸の製造に用いられるジアミン化合物が使用しえるが、特に芳香族ジアミン化合物が好適に用いられる。芳香族ジアミン化合物としては、3,3’―ジアミノベンゾフエノン、P―フエニレンジアミン、4,4’―ジアミノジフエニル、4,4’―ジアミノジフエニルアミド、4,4’―ジアミノジフエニルメタン、4,4’―ジアミノジフエニルエーテル、ビス[4―{3―(4―アミノフエノキシ)ベンゾイル}フェニル]エーテル、4,4’―ビス(3―アミノフエノキシ)ビフェニル、ビス[4―(3―アミノフエノキシ)フェニル]スルホン2,2’―ビス[4―(3―アミノフエノキシ)フェニル]プロパン等。ここで芳香族ジアミン成分が主鎖にアミド結合を持っている場合(例えば前記4,4’―ジアミノベンツアニリド)には、酸成分として芳香族テトラカルボン酸二無水物を組み合わせることができる。
−ジイソシアネート化合物−
ジイソシアネート化合物としては、ポリアミック酸の製造に用いられるジアミン化合物中の2つのアミノ基がイソシアネート基に置換されたものが例示できる。このジイソシアネート化合物のなかでも特に芳香族ジイソシアネート化合物が好適に用いられえる。芳香族ジイソシアネートとしてはポリアミック酸の製造に用いられるものとして例示した芳香族ジアミンの2つのアミノ基がイソシアネート基に置換されたものが例示できる。
具体的には、ジイソシアネート化合物としては、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、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’−ジイソシアネート等を使用することができる。
また、ジイソシアネート化合物としては、ブロック剤でイソシアナト基を安定化したものを使用してもよい。ブロック剤としてはアルコール、フェノール、オキシム等があるが、特に制限はない。
−ポリアミドイミド組成物の固形分濃度−
ポリアミドイミド樹脂を有機溶媒中に溶解させたポリアミドイミド樹脂溶液に、必要に応じて用いられる導電剤等のその他の成分が添加されたポリアミドイミド組成物の固形分濃度は特に規定されるものではないが、本実施形態の無端ベルトの製造に際してポリアミドイミド組成物による塗膜の形成を容易とする観点から、適当な粘度を発現する範囲が選択される。
一般に1Pa・s以上100Pa・s以下が好ましい。なお、この粘度範囲に調整するためには、ポリアミドイミド組成物の固形分濃度は、溶媒として有機極性溶媒を用いる場合、溶媒100質量部に対して10質量%以上40質量%以下の範囲が好ましい。
固形分濃度が10質量%未満であるとポリアミドイミドの重合度が低く、最終的に得られるポリイミド系無端ベルトの強度が低下する場合がある。
また、重合時の固形分濃度が、40質量%より高いと反応時に樹脂原料として用いるモノマーの不溶部が生じてしまい反応がほとんど進行し得なくなり、最終的に得られるポリイミド系無端ベルトの強度が低下する場合がある
−導電性高分子/ポリアミドイミドの配合比率−
なお、導電剤として導電性高分子を用いる場合、ポリアミドイミド組成物中のポリアミドイミド成分に対する導電性高分子の配合比率は特に規定されるものではないが、本実施形態の無端ベルトを画像形成装置内の無端ベルトとして用いる場合に要求される抵抗値によって調整される。
また、配合比率の具体的な調整方法については、既述した「導電性高分子/ポリアミック酸の配合比率」の項で説明した場合と同様であり、ポリアミック酸樹脂をポリアミドイミド樹脂にそのまま置き換えて当てはめることができる。
−ポリアミドイミド重合温度−
ポリアミドイミド重合時の反応温度としては、0℃以上300℃以下の範囲で行われることが好ましい。反応温度が0℃以下であると、溶液の粘度が高くなり、反応系の攪拌が困難になる場合がある。また、反応温度が300℃より高くなると、ポリアミドイミドの重合と平行して、一部分解反応が進行し、分子量が低下するため、無端ベルトの強度が低下する場合がある。
−導電剤−
導電剤としては、ポリイミド樹脂を用いて無端ベルトを作製する場合と同様のものが利用できる。
(無端ベルトの製造方法)
次に、本実施形態の無端ベルトの製造方法について説明する。
本実施形態の無端ベルトは、筒状支持体の表面にポリイミド系組成物(ポリアミック酸組成物又はポリアミドイミド組成物)を塗布して塗膜を形成する塗膜形成工程と、前記塗膜を乾燥後、焼成することにより筒状の基材を形成する基材形成工程と、加水分解処理、プラズマ処理、コロナ放電処理および紫外線照射処理からなる群より選択される少なくとも1つの表面処理を、前記基材の外周面の全面積のうちの20%以上80%以下の面積割合を占める前記外周面の特定の領域に対して実施する表面処理工程と、を少なくとも経ることにより作製される。
基材形成工程においては、塗膜を加熱して溶剤を留去すると共にイミド化反応が行われる。また、表面処理工程では外周面の特定の領域を表面処理することにより、第1の領域および第2の領域を形成する。ここで、「特定の領域」とは、表面処理後に第1の領域(または第2の領域)となる領域を意味し、特定の領域以外の領域が、表面処理後に第2の領域(または第1の領域)となる。なお、上記3つの工程以外にも必要に応じて種々の工程を実施することができ、例えば、表面処理工程を経た後に、外周面を洗浄するために洗浄工程を実施してもよい。次に、各工程についてより詳細に説明する。
−塗膜形成工程−
塗膜形成工程では、ポリイミド系組成物(ポリイミド樹脂前駆体たるポリアミック酸が有機溶媒中に溶解してなるポリアミック酸溶液を含むポリアミック酸組成物、または、ポリアミドイミド樹脂が有機溶媒中に溶解してからなるポリアミドイミド溶液を含むポリイミドアミド組成物)を筒状支持体の表面に塗布する。
筒状支持体としては、円筒形状のものを用いることが好ましい。また、筒状支持体の材質としては、金属製のもの(いわゆる金型)を用いることが好ましいが、金属以外にも、樹脂、ガラス、セラミックなど、従来既知の様々な素材を用いることもできる。
また、筒状支持体の表面には、必要に応じてガラスコートやセラミックコートなどを設けたり、シリコーン系やフッ素系の剥離剤を使用することもできる。
更に、筒状支持体に対するクリアランスの調整がなされた膜厚制御用の金型を、筒状支持体に通し平行移動させることで、余分な溶液を排除し筒状支持体上の溶液の厚みを均一にすることも好ましい。但し、筒状支持体上へ溶液を塗布する段階で、塗布された溶液の厚みが均一に制御されていれば、特に膜厚制御用の金型を用いなくてもよい。
なお、筒状支持体の塗膜が形成される面は、筒状支持体の内周面または外周面のいずれでもよい。但し、筒状支持体の内周面に塗膜を形成した場合、成形される無端ベルトの外周面が、筒状支持体の内周面に接触するため、筒状支持体により汚染されたり、無端ベルトの特性が劣化することがある。
一方、筒状支持体の外周面に塗膜を形成した場合、成形される無端ベルト外周面の筒状支持体による汚染は防止される。しかし、塗膜の乾燥や焼成が外気雰囲気に曝された状態で実施される。そのため、例えば、導電剤として導電性高分子を用いている場合には酸化による導電性高分子の劣化を招いたり、ドーパントを用いている場合にはドーパントの揮発などが生じることがある。
以上に説明したように、塗膜を筒状支持体の内周面、外周面のいずれに形成するかによって、特有の課題があるため、塗膜が筒状支持体の内周面、外周面のいずれの面に形成するのかを考慮して、使用する原材料や、製造工程の最適化を図る必要がある。
−基材形成工程−
基材形成工程では、塗膜が表面に形成された筒状支持体を、加熱環境又は減圧環境に放置して、塗膜を乾燥させる。
乾燥処理は、塗膜中に含まれる溶媒の20質量%から60質量%以上を揮発させるための乾燥を行う。この際、溶媒は塗膜中に残留していても構わず、塗膜表面が乾燥し、傾けても流動しない状態であれば問題ない。なお、加熱を利用して乾燥処理を実施する場合、乾燥温度は50℃以上200℃以下の範囲が好ましい。
塗膜の乾燥終了後、この筒状支持体を所定温度で焼成し、イミド転化反応を進行させる。イミド化の温度は、原料のテトラカルボン酸二無水物及びジアミンの種類、又は添加される3級アミン、脱水触媒の種類や添加量によって、それぞれ異なるが、イミド化が完結する温度に設定しなければならない。イミド化閉環が不充分であると、ポリイミド系樹脂の剛直性が低下して無端ベルトの機械的特性及び電気的特性が不十分となる場合がある。なお、焼成温度としては150℃以上450℃以下の範囲が好ましい。
なお、筒状支持体の外周面に基材を形成した場合は、基材を筒状支持体に設置したまま、または、基材を筒状支持体より脱型した後に他の筒状支持体外面などに再設置してもよい。
これに対して、筒状支持体の内周面に基材を形成した場合には、基材の外周面に表面処理を実施するために、基材を筒状支持体の内周面より脱型した後に、他の筒状支持体の外周面に再設置する必要がある。
−表面処理工程−
表面処理工程においては、基材外周面の特定の領域に対して、表面処理を実施する。
表面処理の方法としては、接触角差を設けることができるのであれば公知の方法が利用できるが、加水分解処理などの化学的処理や、プラズマ処理、コロナ放電処理、紫外線照射処理などの物理的処理を利用することができる。
表面処理工程を実施するには、基材形成工程を実施した後に、予め基材外周面の特定の領域以外の領域(非表面処理領域)をマスキング処理しておくことが好ましい。マスキング処理は、例えば、非表面処理領域にマスキング部材として粘着シートを貼り付けたり、フォトリソグラフィーを利用してレジスト膜を形成することにより行われる。なお、マスキング部材は、表面処理を実施した後に剥離される。
なお、上述したマスキング処理は化学的処理および物理的処理を利用した表面処理を実施する場合に利用できる。これに対して、更に、プラズマ処理、コロナ放電処理の場合は特定の領域に対応する穴が形成された板状部材を、基材の外周面と物理的処理を実施する装置との間に配置して、表面処理を実施することもでき、紫外線照射処理の場合には、非表面処理領域に対応させて表面にCrなどの紫外線を遮光する薄膜が形成され且つ紫外線域の波長の光を透過するガラス板を、基材の外周面と物理的処理を実施する装置との間に配置して表面処理を実施することもできる。
−加水分解処理−
次に、加水分解処理を利用して表面処理を実施する場合についてより詳細に説明する。
加水分解処理は、基材外周面の特定の領域にアルカリ性溶液を接触させるアルカリ性溶液処理が利用される。
加水分解処理に使用されるアルカリ性溶液としては、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属や、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属の、水酸化物、炭酸塩などの塩基性化合物を水に溶解させた水溶液が使用される。かかる塩基性化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが好適である。かかるアルカリ性溶液中の塩基性化合物の濃度は、0.1質量%以上20質量%以下の範囲が好適である。濃度が、0.1質量%未満であると、反応が進行せず、20質量%を超えるとか加水分解処理する面が一様に反応しにくくなり、表面処理される領域内での均一性を損なう場合がある。なお、アルカリ性溶液には水以外にアルコール類など、水と混和しやすい溶媒を併用してもよい。
加水分解処理の温度は、20℃以上100℃以下の範囲で行われることが好ましい。温度が、20℃未満の場合、加水分解反応が遅く、表面処理を効率的に行えなくなる場合がある。また温度が100℃を超えると、反応速度が速くなるものの反応制御が困難となるため、表面処理された領域内での均一性が損なわれてしまう場合がある。加水分解処理の時間は、10秒から24時間の範囲で目的とする物性が得られる水準が選択される。
−酸性溶液接触工程−
アルカリ性溶液処理を利用した加水分解処理を施した特定の領域に対しては、酸性溶液を接触させる酸性溶液接触工程を実施することが好ましい。
ここで、樹脂成分がポリイミド樹脂の場合、加水分解処理後、処理面のポリイミド樹脂は加水分解されてポリアミック酸の金属塩となっている。処理面を純水にて洗浄して付着しているアルカリ性溶液を除去した後、酸性水溶液中で処理を行い、金属塩化したポリアミック酸をポリアミック酸に転化する。かかる酸性水溶液は、塩酸、硝酸、硫酸などの鉱酸が使用される。
これに対して、樹脂成分がポリアミドイミド樹脂の場合、加水分解処理後、処理面のポリアミドイミド樹脂は加水分解されてポリアミック酸構造を含むポリアミドの金属塩となっている。処理面を純水にて洗浄して付着しているアルカリ性溶液を除去した後、酸性水溶液中で処理を行い、金属塩化したポリアミック酸構造をポリアミック酸構造に転化する。かかる酸性水溶液は、塩酸、硝酸、硫酸などの鉱酸が使用される。
かかる酸性水溶液の濃度は、0.1質量%以上20質量%以下の範囲が好ましい。濃度が、濃度が、0.1質量%未満であると、反応が進行せず、20質量%を超えるとか加水分解処理する面が一様に反応しにくくなり、表面処理される領域内での均一性を損なう場合がある。なお、酸性溶液には水以外にアルコール類など、水と混和しやすい溶媒を併用してもよい。
酸性溶液による処理温度は、20℃以上100℃以下の範囲で行われることが好ましい。温度が、20℃未満の場合、金属塩化したポリアミック酸をポリアミック酸に転化する転化反応が遅く、酸性溶液による処理を効率的に行えなくなる場合がある。また温度が100℃を超えると、転化反応の速度が速くなるものの反応制御が困難となるため、酸性溶液により処理された領域内での均一性が損なわれてしまう場合がある。酸性溶液の処理の時間は、10秒から24時間の範囲で目的とする物性が得られる水準が選択される。
−洗浄等の後工程−
以上に説明した一連の工程を経て、外周面に第1の領域と第2の領域とが形成された基材については、洗浄処理を行うことが好ましい。そして、基材を筒状支持体から取り外した後に、更に必要に応じて端部のスリット加工、パンチング穴あけ加工、テープ巻き付け加工等を施すことができる。そして、これら種々の後工程を必要に応じて実施することにより本実施形態の無端ベルトを得ることができる。
以上に、本実施形態の無端ベルトの製造方法について説明したが、本実施形態はこれらの実施の態様のみに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づき、種々なる改良、変更、修正を加えた態様で実施しうるものである。
(画像形成装置)
本実施形態の画像形成装置は、無端ベルトを1本以上搭載し、前記1本以上の無端ベルトのうちの少なくとも1本が、本実施形態の無端ベルトである。
無端ベルトとしては、画像形成時に無端ベルトの外周面が記録媒体に対して接触と剥離とを繰り返すものであれば特に限定されないが、例えば、中間転写ベルト、転写搬送ベルト、定着ベルトなどが挙げられる。そして、これらの無端ベルトとして本実施形態の無端ベルトを利用することができる。
このため、画像形成装置の無端ベルトとして本実施形態の無端ベルトを用いた部分では、低温低湿環境下においても紙づまりの発生を抑制することができる。
本実施形態の画像形成装置の構成としては、無端ベルトを少なくとも1本以上搭載したものであれば、公知の構成を採用することができる。
本実施形態の画像形成装置の典型的な構成としては、例えば、像保持体と、像保持体表面を帯電する帯電手段と、像保持体表面を露光し静電潜像を形成する露光手段と、像保持体表面に形成された静電潜像を現像剤にて現像し、トナー像を形成する現像手段と、像保持体表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、トナー像を記録媒体に転写した後の像保持体表面に付着したトナーやゴミ等の付着物を除去するクリーニング手段とを、備えたものが挙げられ、必要に応じてその他公知の手段を更に備えていてもよい。
上述した構成を有する画像形成装置において、中間転写ベルトを用いる場合は、中間転写方式によりトナー像の転写が行われる。この場合、像保持体表面に形成されたトナー像が、1次転写部にて中間転写体外周面に転写された後、記録媒体が中間転写体外周面に保持された状態で2次転写部へと搬送され、2次転写部にて、中間転写体外周面から記録媒体に転写される。
また、上述した構成を有する画像形成装置において、転写搬送ベルトを用いる場合は、像保持体表面に形成されたトナー像が転写搬送ベルトの外周面に転写された後、記録媒体が転写搬送ベルトにより定着手段へと搬送される。
さらに、上述した構成を有する画像形成装置において、定着手段として、定着ベルトを用いたものも利用できる。この定着手段は、互いに押圧するように対向配置された一対の定着部材を少なくとも備えたものであるが、少なくともいずれか一方の定着部材が定着ベルトであってもよい。
なお、定着ベルトを備えた定着手段(定着装置)の具体的な構成としては、例えば、1つ以上の駆動部材と、前記1つ以上の駆動部材により従動回転可能な無端ベルト(定着ベルト)と、押圧部材とを少なくとも備え、前記1つ以上の駆動部材のいずれか1つの駆動部材表面と、前記無端ベルト外周面とが、前記無端ベルト内周面に接して配置され、前記無端ベルト外周面を前記駆動部材表面へと押圧する前記押圧部材により圧接部を形成しているものが挙げられる。
なお、定着手段は、上記に説明した構成・機能の他にも必要に応じて他の構成・機能を有していてもよく、例えば、無端ベルトの内周面に潤滑剤を塗布して用いてもよい。潤滑剤としては公知の液体状の潤滑剤(例えば、シリコーンオイル等)を用いることができる。また潤滑剤は、無端ベルト内周面と接して設けられたフェルト等を介して連続的に供給することができる。
また、定着手段は、押圧部材により、圧接部の無端ベルト軸方向の圧力分布が調整できることが好ましい。例えば、潤滑剤を用いる場合には、圧力分布を調整することにより、潤滑剤を無端ベルトの一端に寄せたり、中央部に集めたり等、内周面に塗布された潤滑剤の存在状態を任意に制御することができる。このため、例えば、無端ベルトの一端に余分な潤滑剤を集めて回収したり、無端ベルトの中央部に潤滑剤を移動させるようにしたりすることができ、無端ベルト端部からの潤滑剤の漏れによる装置内の汚染を防ぐことができる。
なお、この圧力分布の調整は、潤滑剤を用いると共に、更に使用する無端ベルトの内周面に既述した筋状凹凸粗さが付与されている場合に特に有用である。この場合、筋状凹凸粗さの筋の方向も考慮して圧接部の圧力分布を調整することにより、内周面に塗布された潤滑剤の存在状態の制御がより容易となる。
次に、本実施形態の画像形成装置の具体例を図面を用いてより詳細に説明する。なお、以下に示す具体例において、定着手段としては、1対の定着ロールを備えたものが用いられているが、少なくとも一方の定着ロールを定着ベルトに置き換えたものでもよい。
図5は、本実施形態の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。この画像形成装置は、中間転写ベルトとして本実施形態の無端ベルトを用いている。
図5に示す画像形成装置100は、感光体ドラム101Y、101M、101C、101BKを備えており、矢線A方向への回転に伴いその表面には周知の電子写真プロセス(図示せず)によって画像情報に応じた静電潜像が形成される(なお、図5中、帯電手段およびクリーニング手段は不図示)。
そして、この感光体ドラム101Y、101M、101C、101BKの周囲には、それぞれ、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(BK)の各色に対応した現像器105〜108が配設されており、感光体ドラム101Y、101M、101C、101BKに形成された静電潜像をそれぞれの現像器105〜108で現像してトナー像が形成される。
従って、例えば、感光体ドラム101Yに書き込まれた静電潜像はイエローの画像情報に対応したものであり、この静電潜像はイエロー(Y)のトナーを内包する現像器105で現像され、感光体ドラム101Y上にはイエローのトナー像が形成される。
中間転写ベルト102は感光体ドラム101Y、101M、101C、101BKの表面に接触されるように配置されたベルト状の中間転写ベルトであり、複数のロール117〜119に張架されて矢線B方向へ回転する。
中間転写ベルト102には、既述の本実施形態の無端ベルトが適用されている。
上記感光体ドラム101Y、101M、101C、101BKに形成された未定着トナー像は、感光体ドラム101Y、101M、101C、101BKと上記中間転写ベルト102とが接するそれぞれの1次転写位置で、順次感光体ドラム101Y、101M、101C、101BKから中間転写ベルト102の表面に各色のトナー像が重ね合わされて転写される。
この1次転写位置において、中間転写ベルト102の裏面側には中間転写ベルト102の不必要な領域へ転写電界が作用するのを防止するための遮蔽部材121〜124により転写前接触領域への帯電を防止したコロナ放電器109〜112が配設されており、このコロナ放電器109〜112にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加することで、感光体ドラム101Y、101M、101C、101BK上の未定着トナー像は中間転写ベルト102外周面に静電的に転写される。この1次転写手段は、静電力を利用したものであれば、コロナ放電器に限らず電圧が印加された導電性ロールや導電性ブラシなどでも良い。
このようにして中間転写ベルト102に1次転写された未定着トナー像は、中間転写ベルト102の回転に伴って記録媒体103の搬送経路に面した2次転写位置へと搬送される。2次転写位置では2次転写ロール120と中間転写ベルト102の裏面側に接している背面ロール117とが中間転写ベルト102を挟んで配設されている。
送りローラ126によって所定のタイミングで給紙部113から搬出された記録媒体103は、この2次転写ロール120と中間転写ベルト102との間に挿通される。この時、上記2次転写ロール120とロール117との間に電圧を印加しており、中間転写ベルト102に保持された未定着トナー像は上記2次転写位置において記録媒体103に転写される。
そして、未定着トナー像が転写された記録媒体103は中間転写ベルト102から剥がされ、搬送ベルト115によって加熱ロール127と加圧ロール128とが対向して設けられた定着器の加熱ロール127と加圧ロール128との間に送り込まれて未定着トナー像の定着処理がなされる。このとき、2次転写工程と定着工程とを同時に行う転写同時定着工程の装置構成とすることも可能である。
中間転写ベルト102は、クリーニング装置116が備えられている。このクリーニング装置116は中間転写ベルト102と接離自在に配設されており、2次転写される迄、中間転写ベルト102から離間している。
図6は、本実施形態の画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。この画像形成装置は、転写搬送ベルトとして本実施形態の無端ベルトを適用した形態である。
図6に示す画像形成装置200は、感光体ドラム、帯電手段、現像器および感光体ドラムクリーナを備えた画像形成ユニット200Y、200M、200C、200Bkと、転写搬送ベルト206と、転写ロール207Y、207M、207C、207Bkと、記録媒体搬送ロール208と、定着手段209とを備えている。この転写搬送ベルト206として、本実施形態の無端ベルトを備える。
画像形成ユニット200Y、200M、200C、200Bkは、矢印A方向(時計回り方向)に所定の周速度をもって回転可能な像保持体である感光体ドラム201Y、201M、201C、201Bkが備えられている。感光体ドラム201Y、201M、201C、201Bkの周囲には、帯電手段202Y、202M、202C、202Bkと、露光手段203Y、203M、203C、203Bkと、各色現像器(イエロー現像器204Y、マゼンタ現像器204M、シアン現像器204C、ブラック現像器204Bk)と、感光体クリーナー205Y、205M、205C、205Bkとがそれぞれ配置されている。
画像形成ユニット200Y、200M、200C、200Bkは、転写搬送ベルト206に対して4つ並列に、画像形成ユニット200Y、200M、200C、200Bkの順に配置されているが、画像形成ユニット200Bk、200Y、200C、200M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。
転写搬送ベルト206は、支持ロール210、211、212、213によって、矢印B方向(反時計回り方向)に感光体ドラム201Y、201M、201C、201Bk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212、213の中間に位置するその一部が感光体ドラム201Y、201M、201C、201Bk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206は、クリーニング装置214が備えられている。
転写ロール207Y、207M、207C、207Bkは、転写搬送ベルト206の内側であって、転写搬送ベルト206と感光体ドラム201Y、201M、201C、201Bkとが接している部分に対向する位置にそれぞれ配置され、感光体ドラム201Y、201M、201C、201Bkと、転写搬送ベルト206を介してトナー画像を記録媒体Pに転写する転写領域を形成している。
定着手段209は、転写搬送ベルト206と感光体ドラム201Y、201M、201C、201Bkとのそれぞれの転写領域を通過した後に搬送できるように配置されている。
記録媒体搬送ロール208により、記録媒体Pは転写搬送ベルト206に搬送される。
画像形成ユニット200Yにおいては、感光体ドラム201Yを回転駆動させる。これと連動して帯電手段202Yが駆動し、感光体ドラム201Yの表面を所定の極性・電位に帯電させる。表面が帯電された感光体ドラム201Yは、次に、露光手段203Yによって像様に露光され、その表面に静電潜像が形成される。
続いて該静電潜像は、イエロー現像器204Yによって現像される。すると、感光体ドラム201Yの表面にトナー画像が形成される。なお、このときのトナーは一成分系のものでもよいし二成分系のものでもよいが、ここでは二成分系トナーである。
このトナー画像は、感光体ドラム201Yと転写搬送ベルト206との転写領域を通過すると同じに、記録媒体Pが静電的に転写搬送ベルト206に吸着して転写領域まで搬送され、転写ロール207Yから印加される転写バイアスにより形成される電界により、記録媒体Pの外周面に順次、転写される。
この後、感光体ドラム201Y上に残存するトナーは、感光体ドラムクリーナ205Yによって清掃・除去される。そして、感光体ドラム201Yは、次の転写サイクルに供される。
以上の転写サイクルは、画像形成ユニット200M、200C、200Bkでも同様に行われる。
転写ロール207Y、207M、207C、207Bkによってトナー画像を転写された記録媒体Pは、さらに定着手段209に搬送され、定着が行われる。以上により記録媒体上に所望の画像が形成される。
なお、記録媒体としては、通常は、紙製の記録媒体(いわゆる用紙)や、プラスチックフィルムからなる記録媒体(いわゆるOHPシート)などの比較的柔軟性の高い材料からなるシート状の部材が用いられるが、図6に一例を示した転写搬送ベルトを用いた画像形成装置では、比較的剛性の高い材料からなる板状の部材(例えば、厚みのあるプラスチック製のカードなど)も記録媒体として利用される。
以上に、本実施形態の無端ベルトを用いた電子写真方式の画像形成装置について説明したが、本実施形態の無端ベルトは、電子写真方式の画像形成装置に限らず、無端ベルトを1本以上搭載した電子写真方式以外の公知の画像形成装置(例えば、例えば用紙搬送用の無端ベルトを備えたインクジェット記録装置など)にも適用される。
以下、本発明を実施例により、さらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
〔定着ベルトの評価〕
<実施例A1>
−ポリアミック酸溶液の調製−
攪拌棒、温度計、滴下ロートを取り付けたフラスコ中で、五酸化リンによって乾燥した窒素ガスを通じながら、N−メチル−2−ピロリドン(以下、「NMP」と略する)1977.6gを注入した。
続いて、フラスコ中の溶液の温度を60℃まで加熱した後に、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル200.2g(1.0モル)を添加して溶解させた。4,4’−ジアミノジフェニルエーテルが溶解したのを確認した後、溶液の温度を60℃に保ちながら、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物294.2g(1.0モル)を添加して、攪拌・溶解した。
テトラカルボン酸二無水物が溶解したのを確認後、さらに、溶液の温度を60℃に保持しながら、攪拌を続けて、ポリアミック酸の重合反応を行った。24時間反応を行い、固形分濃度20質量%のポリアミック酸溶液(PAA−1)を得た。
−ポリアミック酸組成物の調製−
次に、ポリアミック酸溶液(PAA−1)500g中に、非イオン系高分子としてポリビニル−2−ピロリドン(BASFジャパン社株式会社製、Luvitec(R)K17:以下、「PVP」と略する)0.5gを添加・溶解させた。
乾燥させた導電剤として酸化処理カーボンブラック(SPECIAL BLACK4(Degussa社製、pH4.0、揮発成分:14.0質量%:以下、「CB」と略する)25.0gを添加して、ボールミルにて6時間で処理して、カーボンブラックの分散を行い、ポリアミック酸組成物(A−1)を得た。
得られたポリアミック酸組成物(A−1)の組成は以下の通りである。
・ポリアミック酸樹脂:100質量部
・NMP :400質量部
・PVP :0.5質量部
・CB :25.0質量部
−基材の作製−
次に、ポリアミック酸組成物(A−1)を、円筒状金型(SUS製、外径90mm、長さ450mm)の外周面に塗布して塗膜を形成した。なお、ポリアミック酸組成物(A−1)は、円筒状金型の両端から幅20mmの領域を除く外周面(幅410mmの領域)に塗布した。
なお、使用した円筒状金型には、塗膜を焼成処理して得られた基材の円筒状金型からの剥離を容易にするために、外周面に予めフッ素系の離型剤を塗布しておいた。
塗膜を形成した後は、円筒状金型を回転させながら、120℃で30分間乾燥処理を行った。そして、乾燥処理後、クリーンオーブン中で、300℃で30分間焼成処理を行い、イミド化反応を進行させた。その後、円筒状金型を室温(25℃)まで放冷し、筒状の基材を得た。
−基材の表面処理−
次に、基材を円筒状金型から剥離して、円筒状金型と同じサイズの円筒状樹脂製パイプの外周面に固定した。その後、表面処理(加水分解処理)により第1の領域と第2の領域とを図2(A)に示すパターン(但し、本実施例では、W1=12.0、W2=8.0mm、θ1=45度とした)で形成できるように、得られた筒状の基材の外周面に、幅5mmPET製のマスクテープ(材質;PET(ポリエチレンテレフタレート)、日東電工製)を貼り付けた。また、加水分解処理に際して、円筒状樹脂製パイプ外周面と基材内周面との隙間に処理液が進入することを防ぐため、基材外周面の両端部から幅5mmの領域および基材外周面の両端部側に沿って露出している円筒状樹脂製パイプの外周面の双方を跨ぐようにマスクテープを貼り付けた。
ここで、基材外周面にマスクテープが貼り付けられ表面処理が行われない部分を第1の領域とし、マスクテープが貼り付けられず表面処理が行われる部分を第2の領域とした。
次に、マスキング処理が施された状態で円筒状樹脂製パイプの外周面に固定された基材を、70℃に加熱した水酸化ナトリウム水溶液(濃度:5質量%)中に30分間浸漬し、加水分解処理を行った。続いて、基材を水酸化ナトリウム水溶液から取り出して、純水にて洗浄を行った。次いで基材を、25℃の塩酸水溶液(濃度:5質量%)中に30分間浸漬処理した後、塩酸水溶液より取り出して、純水にて洗浄を行った。
最後に、基材表面に貼り付けられているマスクテープを剥がし取り、乾燥機中にて120℃で30分間乾燥し、無端ベルトを得た。
<実施例A2>
基材の表面処理において、基材表面に形成するマスキングパターンを、図2(A)に示すパターン(但し、本実施例では、W1=8.0mm、W2=12.0mm、θ1=45度とした)とした以外は、実施例A1に倣い、ポリイミド無端ベルトを得た。
<実施例A3>
基材の表面処理において、マスキング処理が施された状態で円筒状樹脂製パイプの外周面に固定された基材を、アルカリ性液中で処理する条件を70℃に加熱した水酸化ナトリウム水溶液(濃度:5質量%)中に10分間浸漬し、加水分解処理を行い、続いて、基材を水酸化ナトリウム水溶液から取り出して、純水にて洗浄を行った。次いで基材を、25℃の塩酸水溶液(濃度:5質量%)中に10分間浸漬処理した後、塩酸水溶液より取り出して、純水にて洗浄を行う以外は、実施例A1に倣い、ポリイミド無端ベルトを得た。
<実施例A4>
基材の表面処理において、基材表面に形成するマスキングパターンを、図2(A)に示すパターン(但し、本実施例では、W1=8.0mm、W2=12.0mm、θ1=45度)として、マスキング処理が施された状態で円筒状樹脂製パイプの外周面に固定された基材を、アルカリ性液中で処理する条件を70℃に加熱した水酸化ナトリウム水溶液(濃度:5質量%)中に10分間浸漬し、加水分解処理を行い、続いて、基材を水酸化ナトリウム水溶液から取り出して、純水にて洗浄を行った。次いで基材を、25℃の塩酸水溶液(濃度:5質量%)中に10分間浸漬処理した後、塩酸水溶液より取り出して、純水にて洗浄を行う以外は、実施例A1に倣い、ポリイミド無端ベルトを得た。
<実施例A5>
基材の表面処理において、基材表面に形成するマスキングパターンを、図2(A)に示すパターン(但し、本実施例では、W1=16.0mm、W2=4.0mm、θ1=45度)とした以外は、実施例A1に倣い、ポリイミド無端ベルトを得た。
<実施例A6>
基材の表面処理において、基材表面に形成するマスキングパターンを、図2(A)に示すパターン(但し、本実施例では、W1=4.0mm、W2=16.0mm、θ1=45度)とした以外は、実施例A1に倣い、ポリイミド無端ベルトを得た。
<実施例A7>
実施例A1に倣い基材ベルトを作製した。
−基材の表面処理−
次に、基材を円筒状金型に設置したまま、表面処理(コロナ表面処理)により第1の領域と第2の領域とを図2(B)に示すパターン(但し、本実施例では、Wa=10.0mm、Wb=10.0mm、θ2=45度とした)で形成できるように、得られた筒状の基材の外周面に、幅5mmPET製のマスクテープ(材質;PET(ポリエチレンテレフタレート)、日東電工製)を貼り付けた。また、コロナ処理に際して、基材外周面の両端部から幅5mmの領域および基材外周面の両端部側に沿って露出している円筒状金型の外周面の双方を跨ぐようにマスクテープを貼り付けた。
ここで、基材外周面にマスクテープが貼り付けられ表面処理が行われない部分を第1の領域とし、マスクテープが貼り付けられず表面処理が行われる部分を第2の領域とした。
次に、マスキング処理が施された状態で円筒状金型の外周面に固定された基材を、5rpmの速さで円周方向に回転させながら、下記条件にてコロナ表面処理を行った。
コロナ表面処理装置:春日電機株式会社製バッチ式常圧表面処理機(1500W)
印加電圧:1000V
電極距離:50mm
処理温度:30℃
処理時間:10分
表面処理後、円筒状金型より取り出して、純水にて洗浄を行った。
最後に、基材表面に貼り付けられているマスクテープを剥がし取り、乾燥機中にて120℃で30分間乾燥し、無端ベルトを得た。
<実施例A8>
実施例A1に倣い基材ベルトを作製した。
−基材の表面処理−
次に、基材を円筒状金型に設置したまま、表面処理(常温プラズマ表面処理)により第1の領域と第2の領域とを図3(A)に示すパターン(但し、本実施例では、θ11=30°、θ12=30°、r1=10.0mm、d1=13.5mm、とした)で形成できるように、得られた筒状の基材の外周面に、幅5mmPET製のマスクテープ(材質;PET(ポリエチレンテレフタレート)、日東電工製)を貼り付けた。また、コロナ処理に際して、基材外周面の両端部から幅5mmの領域および基材外周面の両端部側に沿って露出している円筒状金型の外周面の双方を跨ぐようにマスクテープを貼り付けた。
ここで、基材外周面にマスクテープが貼り付けられ表面処理が行われない部分を第1の領域とし、マスクテープが貼り付けられず表面処理が行われる部分を第2の領域とした。
次に、マスキング処理が施された状態で円筒状金型の外周面に固定された基材を、5rpmの速さで円周方向に回転させながら、下記条件にて常温プラズマ処理を行った。
プラズマ処理装置:積水化学社製、常圧プラズマ表面処理(AP‐T02−L)
印加電圧:10000V
電極距離:50mm
処理時間:10分
処理温度:30℃
雰囲気 :N
表面処理後、円筒状金型より取り出して、純水にて洗浄を行った。最後に、基材表面に貼り付けられているマスクテープを剥がし取り、乾燥機中にて120℃で30分間乾燥し、無端ベルトを得た。
<実施例A9>
実施例A1に倣い基材ベルトを作製した。
−基材の表面処理−
次に、基材を円筒状金型に設置したまま、表面処理(紫外線表面処理)により第1の領域と第2の領域とを図4(A)に示すパターン(但し、本実施例では、A1=10.0mm、B1=20.0mm、X1=25mm、Y1=5.0mm、とした)で形成できるように、得られた筒状の基材の外周面に、幅5mmPET製のマスクテープ(材質;PET(ポリエチレンテレフタレート)、日東電工製)を貼り付けた。また、紫外線処理に際して、基材外周面の両端部から幅5mmの領域および基材外周面の両端部側に沿って露出している円筒状金型の外周面の双方を跨ぐようにマスクテープを貼り付けた。
ここで、基材外周面にマスクテープが貼り付けられ表面処理が行われない部分を第1の領域とし、マスクテープが貼り付けられず表面処理が行われる部分を第2の領域とした。
次に、マスキング処理が施された状態で円筒状金型の外周面に固定された基材を、5rpmの速さで円周方向に回転させながら、下記条件にて常温プラズマ処理を行った。
紫外線装置:セン特殊光源株式会社製、紫外線表面処理装置PL2003‐N
光源:100W低圧水銀ランプ
電極距離:50mm
処理時間:10分
処理温度:30℃
雰囲気 :N
表面処理後、円筒状金型より取り出して、純水にて洗浄を行った。最後に、基材表面に貼り付けられているマスクテープを剥がし取り、乾燥機中にて120℃で30分間乾燥し、無端ベルトを得た。
<比較例A1>
基材の表面処理を行わなかった以外は、実施例A1と同様にして作製し、無端ベルトを得た。
<比較例A2>
基材の表面処理において、基材表面に形成するマスキングパターンを、図2(A)に示すパターン(但し、本比較例では、W1=54.0mm、W2=6.0mm、θ1=45度)とした以外は、実施例A1に倣い、無端ベルトを得た。
<比較例A3>
基材の表面処理において、基材表面に形成するマスキングパターンを、図2(A)に示すパターン(但し、本比較例では、W1=6.0mm、W2=54.0mm、θ1=45度)とした以外は、実施例A1に倣い、無端ベルトを得た。
(無端ベルトの諸特性の評価)
得られた無端ベルトについては、第1の領域および第2の領域の接触角、イミド化率、十点平均粗さRz、ベルト膜厚について測定した。結果を、第1の領域と第2の領域との面積比と共に表1および表2に示す。
なお、ベルト膜厚については以下に示す方法により測定した。また、表面処理を行わずに作製した比較例A1の無端ベルトの接触角については、外周面の任意の10点を測定し、その平均値を示した。
−ベルト膜厚の測定−
ベルト膜厚測定には、サンコー電子社製渦電流式膜厚計CTR−1500Eを用い、第1の領域および第2の領域について各々5回測定を行い、その平均値をベルト膜厚とした。
但し、表面処理を行わずに作製した比較例A1の無端ベルトについては、外周面の任意の10点を測定し、その平均値を示した。
(画像形成テスト)
定着ベルトを備えた外部定着器(富士ゼロックス社製、DocuCentre Color400CPの定着機)の定着ベルトとして、各実施例、比較例で得られた無端ベルトを取り付けた。
続いて、プロセススピードを20mm/s、定着温度を150℃に設定して、未定着画像(画像密度50%の中間調画像)が予め形成されたA4サイズの用紙(富士ゼロックス社製、C2紙)を用いて、高温高湿環境下(28℃85%RH)及び低温低湿環境下(10℃15%RH)にてそれぞれ定着を行い、得られた画像の濃度ムラ及び斑点欠陥を評価した。
また、これらのテストの後に、白紙のA4サイズの用紙(富士ゼロックス社製、C2紙)を用いて紙詰まりテストを実施した。結果を表1および表2に示す。
なお、未定着画像は、定着器を取り外した画像形成装置(富士ゼロックス、社製DocuCentreColor400CP)によりシアンの中間調未定着画像とマゼンタの中間調未定着画像とを各々形成した
Figure 2009053503
Figure 2009053503
なお、表1および表2中、濃度ムラ、斑点欠陥、紙づまりの評価方法および評価基準は以下の通りである。
−濃度ムラ−
得られた画像の濃度ムラを以下の手順及び基準で評価した。
画像が出力されたA4用紙を長手方向に5等分、短手方向に5等分して25分割して試料片を作製した。試料片それぞれの印字濃度を、(株)カラーテクノシステム製携帯用積分球分光測色計SP64を用いて、測色した。得られた各試料の明度Lを測定した。25枚の試料片のL値の最大値と最小値の差をΔLとした。
◎:濃度ムラが確認されない。:ΔLが0.2未満。
○:濃度ムラが僅かに確認できたが、問題のないレベルである。:ΔLが0.2以上0.5未満。
×:濃度ムラがはっきりと確認できた。:ΔLが0.5以上。
−斑点欠陥
得られた画像を目視で観察して斑点欠陥を以下の基準で評価した。画像が出力されたA4紙を長手方向に5等分、短手方向に5等分して25分割して試料片を作製した。試料片に1mm以上の大きさの斑点が1個以上あるもの、1mm未満の斑点が5個以上あるもの抽出した。
◎:抽出された試料片の枚数が、2枚未満。
○:抽出された試料片の枚数が、2枚以上、5枚未満。
×:抽出された試料片の枚数が、5枚以上。
−紙づまり−
白紙のA4サイズの用紙(富士ゼロックス社製、C2紙)を、プロセススピード 10mm/s、定着温度150℃にて連続1000枚通紙し、この連続通紙テストにおける紙づまりの枚数をカウントした。なお、テストは、高温高湿環境下(28℃85%RH)及び低温低湿環境下(10℃15%RH)にてそれぞれ実施した。
◎:紙づまりが、5枚未満
○:紙づまりが、5枚以上10枚未満
△:紙づまりが、10枚以上20枚未満
×:紙づまりが、20枚以上
〔転写搬送ベルトの評価〕
<実施例B1>
−ポリアミック酸溶液の調製−
攪拌棒、温度計、滴下ロートを取り付けたフラスコ中で、五酸化リンによって乾燥した窒素ガスを通じながら、N−メチル−2−ピロリドン(以下、「NMP」と略する)1977.6gを注入した。
続いて、フラスコ中の溶液の温度を60℃まで加熱した後に、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル200.2g(1.0モル)を添加して溶解させた。4,4’−ジアミノジフェニルエーテルが溶解したのを確認した後、溶液の温度を60℃に保ちながら、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物294.2g(1.0モル)を添加して、攪拌・溶解した。
テトラカルボン酸二無水物が溶解したのを確認後、さらに、溶液の温度を60℃に保持しながら、攪拌を続けて、ポリアミック酸の重合反応を行った。24時間反応を行い、固形分濃度20質量%のポリアミック酸溶液(PAA−1)を得た。
−ポリアミック酸組成物の調製−
次に、ポリアミック酸溶液(PAA−1)500g中に、非イオン系高分子としてポリビニル−2−ピロリドン(BASFジャパン社株式会社製、Luvitec(R)K17:以下、「PVP」と略する)0.5gを添加・溶解させた。
乾燥させた導電剤として酸化処理カーボンブラック(SPECIAL BLACK4(Degussa社製、pH4.0、揮発成分:14.0質量%:以下、「CB」と略する)25.0gを添加して、ボールミルにて6時間で処理して、カーボンブラックの分散を行い、ポリアミック酸組成物(A−1)を得た。
得られたポリアミック酸組成物(A−1)の組成は以下の通りである。
・ポリアミック酸樹脂:100質量部
・NMP :400質量部
・PVP :0.5質量部
・CB :25.0質量部
−基材の作製−
次に、ポリアミック酸組成物(A−1)を、円筒状金型(SUS製、外径90mm、長さ450mm)の外周面に塗布して塗膜を形成した。なお、ポリアミック酸組成物(A−1)は、円筒状金型の両端から幅20mmの領域を除く外周面(幅410mmの領域)に塗布した。
なお、使用した円筒状金型には、塗膜を焼成処理して得られた基材の円筒状金型からの剥離を容易にするために、外周面に予めフッ素系の離型剤を塗布しておいた。
塗膜を形成した後は、円筒状金型を回転させながら、120℃で30分間乾燥処理を行った。そして、乾燥処理後、クリーンオーブン中で、300℃で30分間焼成処理を行い、イミド化反応を進行させた。その後、円筒状金型を室温(25℃)まで放冷し、筒状の基材を得た。
−基材の表面処理−
次に、基材を円筒状金型から剥離して、円筒状金型と同じサイズの円筒状樹脂製パイプの外周面に固定した。その後、表面処理(加水分解処理)により第1の領域と第2の領域とを図2(A)に示すパターン(但し、本実施例では、W1=21.0mm、W2=9.0mm、θ1=45度とした)で形成できるように、得られた筒状の基材の外周面に、幅5mmPET製のマスクテープ(材質;PET(ポリエチレンテレフタレート)、日東電工製)を貼り付けた。また、加水分解処理に際して、円筒状樹脂製パイプ外周面と基材内周面との隙間に処理液が進入することを防ぐため、基材外周面の両端部から幅5mmの領域および基材外周面の両端部側に沿って露出している円筒状樹脂製パイプの外周面の双方を跨ぐようにマスクテープを貼り付けた。
ここで、基材外周面にマスクテープが貼り付けられ表面処理が行われない部分を第1の領域とし、マスクテープが貼り付けられず表面処理が行われる部分を第2の領域とした。
次に、マスキング処理が施された状態で円筒状樹脂製パイプの外周面に固定された基材を、70℃に加熱した水酸化ナトリウム水溶液(濃度:5質量%)中に15分間浸漬し、加水分解処理を行った。続いて、基材を水酸化ナトリウム水溶液から取り出して、純水にて洗浄を行った。次いで基材を、25℃の塩酸水溶液(濃度:5質量%)中に30分間浸漬処理した後、塩酸水溶液より取り出して、純水にて洗浄を行った。
最後に、基材表面に貼り付けられているマスクテープを剥がし取り、乾燥機中にて120℃で30分間乾燥し、無端ベルトを得た。
<実施例B2>
基材の表面処理において、基材表面に形成するマスキングパターンを、図2(A)に示すパターン(但し、本実施例では、W1=9.0mm、W2=21.0mm、θ1=45度としたとした以外は、実施例B1に倣い、ポリイミド無端ベルトを得た。
マスキング処理が施された状態で円筒状樹脂製パイプの外周面に固定された基材を、アルカリ性液中で処理する条件を70℃に加熱した水酸化ナトリウム水溶液(濃度:5質量%)中に30分間浸漬し、加水分解処理を行い、続いて、基材を水酸化ナトリウム水溶液から取り出して、純水にて洗浄を行った。次いで基材を、25℃の塩酸水溶液(濃度:5質量%)中に10分間浸漬処理した後、塩酸水溶液より取り出して、純水にて洗浄を行う以外は、実施例B1に倣い、ポリイミド無端ベルトを得た。
<実施例B3>
基材の表面処理において、マスキング処理が施された状態で円筒状樹脂製パイプの外周面に固定された基材を、アルカリ性液中で処理する条件を70℃に加熱した水酸化ナトリウム水溶液(濃度:5質量%)中に10分間浸漬し、加水分解処理を行い、続いて、基材を水酸化ナトリウム水溶液から取り出して、純水にて洗浄を行った。次いで基材を、25℃の塩酸水溶液(濃度:5質量%)中に10分間浸漬処理した後、塩酸水溶液より取り出して、純水にて洗浄を行う以外は、実施例B1に倣い、ポリイミド無端ベルトを得た。
<実施例B4>
基材の表面処理において、基材表面に形成するマスキングパターンを、図2(A)に示すパターン(但し、本実施例では、W1=9.0mm、W2=21.0mm、θ1=45度)として、
マスキング処理が施された状態で円筒状樹脂製パイプの外周面に固定された基材を、アルカリ性液中で処理する条件を70℃に加熱した水酸化ナトリウム水溶液(濃度:5質量%)中に10分間浸漬し、加水分解処理を行い、続いて、基材を水酸化ナトリウム水溶液から取り出して、純水にて洗浄を行った。次いで基材を、25℃の塩酸水溶液(濃度:5質量%)中に10分間浸漬処理した後、塩酸水溶液より取り出して、純水にて洗浄を行う以外は、実施例B1に倣い、ポリイミド無端ベルトを得た。
<実施例B5>
基材の表面処理において、基材表面に形成するマスキングパターンを、図2(A)に示すパターン(但し、本実施例では、W1=24.0mm、W2=6.0mm、θ1=45度とした)として、マスキング処理が施された状態で円筒状樹脂製パイプの外周面に固定された基材を、アルカリ性液中で処理する条件を70℃に加熱した水酸化ナトリウム水溶液(濃度:5質量%)中に30分間浸漬し、加水分解処理を行い、続いて、基材を水酸化ナトリウム水溶液から取り出して、純水にて洗浄を行った。次いで基材を、25℃の塩酸水溶液(濃度:5質量%)中に10分間浸漬処理した後、塩酸水溶液より取り出して、純水にて洗浄を行う以外は、実施例B1に倣い、ポリイミド無端ベルトを得た。
<実施例B6>
基材の表面処理において、基材表面に形成するマスキングパターンを、図2(A)に示すパターン(但し、本実施例では、W1=6.0mm、W2=24.0mm、θ1=45度)として、マスキング処理が施された状態で円筒状樹脂製パイプの外周面に固定された基材を、アルカリ性液中で処理する条件を70℃に加熱した水酸化ナトリウム水溶液(濃度:5質量%)中に30分間浸漬し、加水分解処理を行い、続いて、基材を水酸化ナトリウム水溶液から取り出して、純水にて洗浄を行った。次いで基材を、25℃の塩酸水溶液(濃度:5質量%)中に10分間浸漬処理した後、塩酸水溶液より取り出して、純水にて洗浄を行う以外は、実施例B1に倣い、ポリイミド無端ベルトを得た。
<比較例B1>
基材の表面処理を行わなかった以外は、実施例B1と同様にして作製し、無端ベルトを得た。
<比較例B2>
基材の表面処理において、基材表面に形成するマスキングパターンを、図2(A)に示すパターン(但し、本比較例では、W1=54.0mm、W2=6.0mm、θ1=45度)とした。
マスキング処理が施された状態で円筒状樹脂製パイプの外周面に固定された基材を、アルカリ性液中で処理する条件を70℃に加熱した水酸化ナトリウム水溶液(濃度:5質量%)中に10分間浸漬し、加水分解処理を行い、続いて、基材を水酸化ナトリウム水溶液から取り出して、純水にて洗浄を行った。次いで基材を、25℃の塩酸水溶液(濃度:5質量%)中に10分間浸漬処理した後、塩酸水溶液より取り出して、純水にて洗浄を行う以外は、実施例B1に倣い、ポリイミド無端ベルトを得た。
<比較例B3>
基材の表面処理において、基材表面に形成するマスキングパターンを、図2(A)に示すパターン(但し、本比較例では、W1=6.0mm、W2=54.0mm、θ1=45度)とした以外は、実施例A1に倣い、ポリイミド無端ベルトを得た。
マスキング処理が施された状態で円筒状樹脂製パイプの外周面に固定された基材を、アルカリ性液中で処理する条件を70℃に加熱した水酸化ナトリウム水溶液(濃度:5質量%)中に10分間浸漬し、加水分解処理を行い、続いて、基材を水酸化ナトリウム水溶液から取り出して、純水にて洗浄を行った。次いで基材を、25℃の塩酸水溶液(濃度:5質量%)中に10分間浸漬処理した後、塩酸水溶液より取り出して、純水にて洗浄を行う以外は、実施例B1に倣い、ポリイミド無端ベルトを得た。
(無端ベルトの諸特性の評価)
得られた無端ベルトについては、表1および表2に示した場合と同様にして、第1の領域および第2の領域の接触角、イミド化率、十点平均粗さRz、ベルト膜厚、表面抵抗率について測定した。結果を、第1の領域と第2の領域との面積比と共に表3に示す。なお、表面抵抗率は、以下に説明する方法で測定した。
−表面抵抗率−
表面抵抗率は無端ベルト外周面について測定することにより求めた。但し、外周面に第1の領域と第2の領域とを形成するように表面処理を施した無端ベルトの表面抵抗率については、無端ベルトの作製時と同様の表面処理を外周面前面に施したサンプルベルトと、無端ベルトの作製時と同様の表面処理を外周面に全く施さなかったサンプルベルトと、を各々準備して、これらのサンプルベルトの外周面について測定を行うことにより求めた。
測定は、サンプルベルトを円形電極(三菱油化(株)製ハイレスターIPのURプローブ:円柱状電極Cの外径Φ16mm、リング状電極部Dの内径Φ30mm、外径Φ40mm)を用い、22℃/55%RH環境下、電圧10V、100V、1000Vの3水準で印加して10秒後の電流値をアドバンテスト社製R8340Aを用いて測定し、その電流値から無端ベルト外周面/内周面の表面抵抗率(ρs)を算出し、その値から表面抵抗率の常用対数値(log(ρs)(logΩ))を算出した。
具体的には、表面抵抗率の測定は測定のための電極として上記円形電極を用い、JIS K6911(1995年)に従って測定することができる。
表面抵抗率の測定方法を、図を用いて説明する。図7は、表面抵抗率の測定方法を説明するための概略模式図であり、図7(a)が円形電極の概略平面図を、図7(b)が円形電極の概略断面図である。
図7に示す円形電極は、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Cの外径よりも大きい内径を有し、且つ円柱状電極Cを一定の間隔で囲む円筒状のリング状電極Dとを備える。第一電圧印加電極Aにおける円柱状電極C及びリング状電極Dと板状絶縁体Bとの間に無端ベルトTを挟持し、第一電圧印加電極Aにおける円柱状電極Cとリング状電極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(4)により、ベルトTの転写面の表面抵抗率ρs(Ω)を算出することができる。
ここで、下記式(4)中、d(mm)は円柱状電極Cの外径を示し、D(mm)はリング状電極Dの内径を示し、πは円周率を示す。
表面抵抗率測定においては、電圧V(V)の印加10秒後の電流I(A)を測定する。
・式(4) ρs=π×(D+d)/(D−d)×(V/I)
(画像形成テスト)
転写搬送ベルトを備えた画像形成装置(富士ゼロックス社製、A‐Colar)の転写搬送ベルトとして、各実施例、比較例で得られた無端ベルトを取り付けた。
続いて、転写電流を20μA、プロセススピードを50mm/s、定着温度を150℃に設定して、A4サイズの用紙(富士ゼロックス社製、C2紙)を用いて、高温高湿環境下(28℃85%RH)及び低温低湿環境下(10℃15%RH )にてそれぞれシアンおよびマゼンタの中間調画像(画像密度50%)を形成し、得られた画像の濃度ムラ及び斑点欠陥を評価した。
また、これらのテストの後に、白紙のA4サイズの用紙(富士ゼロックス社製、C2紙)を用いて紙詰まりテストを実施した。結果を表3に示す。
Figure 2009053503
なお、表3中、濃度ムラおよび斑点欠陥の評価方法および評価基準は既述した場合と同様である。また、紙づまりの評価方法および評価基準は以下の通りである。
−紙づまり−
白紙のA4サイズの用紙(富士ゼロックス社製、C2紙)を、転写電流を200μAプロセススピード50mm/s、定着温度150℃にて連続10000枚通紙し、この連続通紙テストにおける転写搬送ベルト部位における紙づまりの枚数をカウントした。なお、テストは、高温高湿環境下(28℃85%RH)及び低温低湿環境下(10℃15%RH )にてそれぞれ実施した。
◎:紙づまりが、5枚未満
○:紙づまりが、5枚以上10枚未満
△:紙づまりが、10枚以上20枚未満
×:紙づまりが、20枚以上
〔中間転写ベルトの評価〕
<実施例C1>
−ポリアミック酸溶液の調製−
攪拌棒、温度計、滴下ロートを取り付けたフラスコ中で、五酸化リンによって乾燥した窒素ガスを通じながら、N−メチル−2−ピロリドン(以下、「NMP」と略する)1977.6gを注入した。
続いて、フラスコ中の溶液の温度を60℃まで加熱した後に、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル200.2g(1.0モル)を添加して溶解させた。4,4’−ジアミノジフェニルエーテルが溶解したのを確認した後、溶液の温度を60℃に保ちながら、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物294.2g(1.0モル)を添加して、攪拌・溶解した。
テトラカルボン酸二無水物が溶解したのを確認後、さらに、溶液の温度を60℃に保持しながら、攪拌を続けて、ポリアミック酸の重合反応を行った。24時間反応を行い、固形分濃度20質量%のポリアミック酸溶液(PAA−1)を得た。
−ポリアミック酸組成物の調製−
次に、ポリアミック酸溶液(PAA−1)500g中に、非イオン系高分子としてポリビニル−2−ピロリドン(BASFジャパン社株式会社製、Luvitec(R)K17:以下、「PVP」と略する)0.5gを添加・溶解させた。
乾燥させた導電剤として酸化処理カーボンブラック(SPECIAL BLACK4(Degussa社製、pH4.0、揮発成分:14.0質量%:以下、「CB」と略する)25.0gを添加して、ボールミルにて6時間で処理して、カーボンブラックの分散を行い、ポリアミック酸組成物(A−1)を得た。
得られたポリアミック酸組成物(A−1)の組成は以下の通りである。
・ポリアミック酸樹脂:100質量部
・NMP :400質量部
・PVP :0.5質量部
・CB :25.0質量部
−基材の作製−
次に、ポリアミック酸組成物(A−1)を、円筒状金型(SUS製、外径90mm、長さ450mm)の外周面に塗布して塗膜を形成した。なお、ポリアミック酸組成物(A−1)は、円筒状金型の両端から幅20mmの領域を除く外周面(幅410mmの領域)に塗布した。
なお、使用した円筒状金型には、塗膜を焼成処理して得られた基材の円筒状金型からの剥離を容易にするために、外周面に予めフッ素系の離型剤を塗布しておいた。
塗膜を形成した後は、円筒状金型を回転させながら、120℃で30分間乾燥処理を行った。そして、乾燥処理後、クリーンオーブン中で、300℃で30分間焼成処理を行い、イミド化反応を進行させた。その後、円筒状金型を室温(25℃)まで放冷し、筒状の基材を得た。
−基材の表面処理−
次に、基材を円筒状金型から剥離して、円筒状金型と同じサイズの円筒状樹脂製パイプの外周面に固定した。その後、表面処理(加水分解処理)により第1の領域と第2の領域とを図2(A)に示すパターン(但し、本実施例では、W1=20.0mm、W2=20.0mm、θ1=45度)で形成できるように、得られた筒状の基材の外周面に、幅5mmPET製のマスクテープ(材質;PET(ポリエチレンテレフタレート)、日東電工製)を貼り付けた。また、加水分解処理に際して、円筒状樹脂製パイプ外周面と基材内周面との隙間に処理液が進入することを防ぐため、基材外周面の両端部から幅5mmの領域および基材外周面の両端部側に沿って露出している円筒状樹脂製パイプの外周面の双方を跨ぐようにマスクテープを貼り付けた。
ここで、基材外周面にマスクテープが貼り付けられ表面処理が行われない部分を第1の領域とし、マスクテープが貼り付けられず表面処理が行われる部分を第2の領域とした。
次に、マスキング処理が施された状態で円筒状樹脂製パイプの外周面に固定された基材を、70℃に加熱した水酸化ナトリウム水溶液(濃度:5質量%)中に10分間浸漬し、加水分解処理を行った。続いて、基材を水酸化ナトリウム水溶液から取り出して、純水にて洗浄を行った。次いで基材を、25℃の塩酸水溶液(濃度:5質量%)中に30分間浸漬処理した後、塩酸水溶液より取り出して、純水にて洗浄を行った。
最後に、基材表面に貼り付けられているマスクテープを剥がし取り、乾燥機中にて120℃で30分間乾燥し、無端ベルトを得た。
<実施例C2>
基材の表面処理において、マスキング処理が施された状態で円筒状樹脂製パイプの外周面に固定された基材を、アルカリ性液中で処理する条件を70℃に加熱した水酸化ナトリウム水溶液(濃度:5質量%)中に30分間浸漬し、加水分解処理を行い、続いて、基材を水酸化ナトリウム水溶液から取り出して、純水にて洗浄を行った。次いで基材を、25℃の塩酸水溶液(濃度:5質量%)中に15分間浸漬処理した後、塩酸水溶液より取り出して、純水にて洗浄を行う以外は、実施例C1に倣い、ポリイミド無端ベルトを得た。
<実施例C3>
基材の表面処理において、基材表面に形成するマスキングパターンを、図2(A)に示すパターン(但し、本実施例では、W1=20.0mm、W2=80.0mm、θ1=45度)とした以外は、実施例C1に倣い、ポリイミド無端ベルトを得た。
<実施例C4>
基材の表面処理において、基材表面に形成するマスキングパターンを、図2(A)に示すパターン(但し、本実施例では、W1=80.0mm、W2=20.0mm、θ1=45度)とした以外は、実施例C1に倣い、ポリイミド無端ベルトを得た。
<比較例C1>
基材の表面処理を行わなかった以外は、実施例C1と同様にして作製し、無端ベルトを得た。
<比較例C2>
基材の表面処理において、基材表面に形成するマスキングパターンを、図2(A)に示すパターン(但し、本実施例では、W1=54.0mm、W2=6.0mm、θ1=45度)とした。
基材の表面処理において、マスキング処理が施された状態で円筒状樹脂製パイプの外周面に固定された基材を、アルカリ性液中で処理する条件を70℃に加熱した水酸化ナトリウム水溶液(濃度:5質量%)中に30分間浸漬し、加水分解処理を行い、続いて、基材を水酸化ナトリウム水溶液から取り出して、純水にて洗浄を行った。次いで基材を、25℃の塩酸水溶液(濃度:5質量%)中に30分間浸漬処理した後、塩酸水溶液より取り出して、純水にて洗浄を行う以外は、実施例C1に倣い、ポリイミド無端ベルトを得た。
<比較例C3>
基材の表面処理において、基材表面に形成するマスキングパターンを、図2(A)に示すパターン(但し、本実施例では、W1=6.0mm、W2=54.0mm、θ1=45度)とした。
基材の表面処理において、マスキング処理が施された状態で円筒状樹脂製パイプの外周面に固定された基材を、アルカリ性液中で処理する条件を70℃に加熱した水酸化ナトリウム水溶液(濃度:5質量%)中に30分間浸漬し、加水分解処理を行い、続いて、基材を水酸化ナトリウム水溶液から取り出して、純水にて洗浄を行った。次いで基材を、25℃の塩酸水溶液(濃度:5質量%)中に30分間浸漬処理した後、塩酸水溶液より取り出して、純水にて洗浄を行う以外は、実施例C1に倣い、ポリイミド無端ベルトを得た。
(無端ベルトの諸特性の評価)
得られた無端ベルトについては、表1および表2に示した場合と同様にして、第1の領域および第2の領域の接触角、イミド化率、十点平均粗さRz、ベルト膜厚、表面抵抗率について測定した。結果を、第1の領域と第2の領域との面積比と共に表4に示す。
(画像形成テスト)
中間転写ベルトを備えた画像形成装置(富士ゼロックス社製、DocuCentre‐II C4300)の中間転写ベルトとして、各実施例、比較例で得られた無端ベルトを取り付けた。
続いて、1次転写電流を20μA、2次転写電流を20μA、プロセススピードを 50mm/s、定着温度を150℃に設定して、A4サイズの用紙(富士ゼロックス社製、C2紙)を用いて、高温高湿環境下(28℃85%RH)及び低温低湿環境下(10℃15%RH )にてそれぞれシアンおよびマゼンタの中間調画像(画像密度50%)を形成し、得られた画像の濃度ムラ及び斑点欠陥を評価した。
また、これらのテストの後に、白紙のA4サイズの用紙(富士ゼロックス社製、C2紙)を用いて紙詰まりテストを実施した。結果を表4に示す。
Figure 2009053503
なお、表4中、濃度ムラおよび斑点欠陥の評価方法および評価基準は既述した場合と同様である。また、紙づまりの評価方法および評価基準は以下の通りである。
−紙づまり−
白紙のA4サイズの用紙(富士ゼロックス社製、C2紙)を、1次転写電流を20μA、2次転写電流を20μA、プロセススピード50mm/s、定着温度150℃にて連続 10000枚通紙し、この連続通紙テストにおける中間転写ベルト部位における紙づまりの枚数をカウントした。なお、テストは、高温高湿環境下(28℃85%RH)及び低温低湿環境下(10℃15%RH)にてそれぞれ実施した。
◎:紙づまりが、5枚未満
○:紙づまりが、5枚以上10枚未満
△:紙づまりが、10枚以上20枚未満
×:紙づまりが、20枚以上
本実施形態の無端ベルトの外周面における第1の領域及び第2の領域の配置・形状の一例を示す概略模式図である。 本実施形態の無端ベルトの外周面における第1の領域及び第2の領域の配置・形状の他の例を示す概略模式図である。 本実施形態の無端ベルトの外周面における第1の領域及び第2の領域の配置・形状の他の例を示す概略模式図である。 本実施形態の無端ベルトの外周面における第1の領域及び第2の領域の配置・形状の他の例を示す概略模式図である。 本実施形態の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態の画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。 表面抵抗率の測定方法を説明するための概略模式図である。
符号の説明
10 第1の領域(又は第2の領域)
20 第2の領域(又は第1の領域)
100 画像形成装置
101BK、101Y、101M、101C 感光体ドラム
102 中間転写ベルト
103 記録媒体
105、106、107、108 現像器
109、110、111、112 コロナ放電器
113 給紙部
115 搬送ベルト
116 クリーニング装置
117、118、119 ロール
120 2次転写ロール
121、122、123、124 遮蔽部材
126 送りローラ
127 加熱ロール
128 加圧ロール
200 画像形成装置
200Y、200M、200C、200Bk 画像形成ユニット
201Y、201M、201C、201Bk 感光体ドラム
202Y、202M、202C、202Bk 帯電手段
203Y、203M、203C、203Bk 露光手段
204Y イエロー現像器
204C シアン現像器
204Bk ブラック現像器
204M マゼンタ現像器
205Y、205M、205C、205Bk 感光体クリーナー
206 転写搬送ベルト
207Y、207M、207C、207Bk 転写ロール
208 記録媒体搬送ロール
209 定着手段
210、211、212、213 支持ロール
214 クリーニング装置

Claims (15)

  1. ポリイミド系樹脂を含み、外周面が水に対する接触角が互いに異なる第1の領域と第2の領域とを有し、
    前記第1の領域の面積の総和と前記第2の領域の面積の総和との比が80:20〜20:80の範囲内であることを特徴とする無端ベルト。
  2. 前記第1の領域の水に対する接触角と前記第2の領域の水に対する接触角との差の絶対値が、10度以上であることを特徴とする請求項1に記載の無端ベルト。
  3. 前記第1の領域の水に対する接触角と前記第2の領域の水に対する接触角との差の絶対値が、20度以上であることを特徴とする請求項1に記載の無端ベルト。
  4. 前記第1の領域の面積の総和と前記第2の領域の面積の総和との比が70:30〜30:70の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の無端ベルト。
  5. 前記第1の領域の面積の総和と前記第2の領域の面積の総和との比が60:40〜40:60の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の無端ベルト。
  6. 前記第1の領域の十点平均粗さRzに対する前記第2の領域の十点平均粗さRzの比が0.8以上1.2以下の範囲にあることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の無端ベルト。
  7. 前記第1の領域のイミド化率と、前記第2の領域のイミド化率とが、下式(1)を満たすことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の無端ベルト。
    ・式(1) |第1の領域のイミド化率−第2の領域のイミド化率|≧20
    〔式(1)中、イミド化率とは、下式(2)に示される値を意味する。〕
    ・式(2) イミド化率={(Abs(C=O))/(Abs(Ar))}×k×100
    〔式(2)中、Abs(C=O)は、前記ポリイミド系樹脂を構成するイミド基由来のカルボニル基に起因する1700cm−1以上1850cm−1以下に現われるピークの吸光度を表し、Abs(Ar)は、前記ポリイミド系樹脂を構成するベンゼン環に起因する1400cm−1以上1600cm−1以下に現われるピークの吸光度を表し、kは定数(使用するポリイミド樹脂フィルムを400℃にて焼成したフィルムのAbs(C=O)/Abs(Ar)の値)を表す。〕
  8. 筒状支持体の表面にポリイミド系組成物を塗布して塗膜を形成する塗膜形成工程と、
    前記塗膜を乾燥後、焼成することにより筒状の基材を形成する基材形成工程と、
    加水分解処理、プラズマ処理、コロナ放電処理および紫外線照射処理からなる群より選択される少なくとも1つの表面処理を、前記基材の外周面の全面積のうちの20%以上80%以下の面積割合を占める前記外周面の特定の領域に対して実施する表面処理工程と、を有することを特徴とする無端ベルトの製造方法。
  9. 前記基材形成工程を実施した後に、前記外周面の前記特定の領域以外の領域をマスキング処理し、続いて、前記表面処理工程として前記加水分解処理を実施することを特徴とする請求項8に記載の無端ベルトの製造方法。
  10. 前記加水分解処理が、前記特定の領域にアルカリ性溶液を接触させるアルカリ性溶液処理を含むことを特徴とする請求項8または請求項9に記載の無端ベルトの製造方法。
  11. 前記アルカリ性溶液処理を利用した加水分解処理を施した前記特定の領域に、酸性溶液を接触させる酸性溶液接触工程を更に有することを特徴とする請求項10に記載の無端ベルトの製造方法。
  12. 無端ベルトを1本以上搭載し、前記1本以上の無端ベルトのうちの少なくとも1本が、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の無端ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
  13. 前記1本以上の無端ベルトのうちの少なくとも1本が、前記無端ベルトからなる中間転写ベルトであることを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。
  14. 前記1本以上の無端ベルトのうちの少なくとも1本が、前記無端ベルトからなる転写搬送ベルトであることを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。
  15. 前記1本以上の無端ベルトのうちの少なくとも1本が、前記無端ベルトからなる定着ベルトであることを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。
JP2007220942A 2007-08-28 2007-08-28 無端ベルト、その製造方法および画像形成装置 Expired - Fee Related JP4470974B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007220942A JP4470974B2 (ja) 2007-08-28 2007-08-28 無端ベルト、その製造方法および画像形成装置
US12/053,960 US8175496B2 (en) 2007-08-28 2008-03-24 Endless belt, production method thereof and image forming apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007220942A JP4470974B2 (ja) 2007-08-28 2007-08-28 無端ベルト、その製造方法および画像形成装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009053503A true JP2009053503A (ja) 2009-03-12
JP4470974B2 JP4470974B2 (ja) 2010-06-02

Family

ID=40408533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007220942A Expired - Fee Related JP4470974B2 (ja) 2007-08-28 2007-08-28 無端ベルト、その製造方法および画像形成装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8175496B2 (ja)
JP (1) JP4470974B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011197190A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Ricoh Co Ltd 電子写真用中間転写ベルト
JP2015158574A (ja) * 2014-02-24 2015-09-03 株式会社リコー 中間転写体、及びそれを用いた画像形成装置
JP2017177397A (ja) * 2016-03-28 2017-10-05 株式会社吉野工業所 樹脂製射出成形品及びその製造方法
JP2020012956A (ja) * 2018-07-18 2020-01-23 株式会社リコー 無端状ベルト、定着装置、画像形成装置及び無端状ベルト製造方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5473352B2 (ja) * 2009-02-19 2014-04-16 キヤノン株式会社 ベルト部材の製造方法、及びベルト部材
EP2404487B1 (en) * 2009-03-06 2015-04-22 E. I. du Pont de Nemours and Company Multilayer film for electronic circuitry applications and methods relating thereto
US8574720B2 (en) 2009-08-03 2013-11-05 E.I. Du Pont De Nemours & Company Matte finish polyimide films and methods relating thereto
US11203192B2 (en) 2009-08-03 2021-12-21 E I Du Pont De Nemours And Company Matte finish polyimide films and methods relating thereto
US9631054B2 (en) 2010-07-23 2017-04-25 E I Du Pont De Nemours And Company Matte finish polyimide films and methods relating thereto
US8541107B2 (en) * 2009-08-13 2013-09-24 E. I. Du Pont De Nemours And Company Pigmented polyimide films and methods relating thereto
US9926415B2 (en) 2010-08-05 2018-03-27 E I Du Pont De Nemours And Company Matte finish polyimide films and methods relating thereto
JP5527112B2 (ja) * 2010-08-30 2014-06-18 コニカミノルタ株式会社 発熱定着ベルトとそれを用いた画像形成装置
JP2013044878A (ja) * 2011-08-23 2013-03-04 Oki Data Corp 回転体、転写ユニット、および画像形成装置
JP5970850B2 (ja) * 2012-02-21 2016-08-17 富士ゼロックス株式会社 転写ロール、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ
JP6061606B2 (ja) * 2012-10-16 2017-01-18 キヤノン株式会社 加熱ベルト及び加熱装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4804576A (en) * 1985-02-28 1989-02-14 Canon Kabushiki Kaisha Elastic rotatable member
JPS62206567A (ja) 1986-03-07 1987-09-11 Ricoh Co Ltd カラ−電子写真装置
JP3461005B2 (ja) 1992-01-29 2003-10-27 グンゼ株式会社 シームレス状半導電性ベルト及びその製造方法
JP2845059B2 (ja) 1992-11-10 1999-01-13 三菱化学株式会社 シームレスベルト
JP2903972B2 (ja) 1992-12-28 1999-06-14 信越化学工業株式会社 定着用ベルト
JPH06228335A (ja) 1993-02-01 1994-08-16 Mitsubishi Petrochem Co Ltd シームレスベルト
JPH06258960A (ja) 1993-03-05 1994-09-16 Kao Corp 画像形成方法
JP2784141B2 (ja) 1994-05-06 1998-08-06 株式会社荒井製作所 定着ロール
DE69628350T2 (de) * 1995-02-10 2004-03-25 Canon K.K. Apparat für Bildherstellung, der ein Entwicklungselement umfasst worin ein schwarzer Toner mit spezifischer Rundheit eingesetzt wird, die Verwendung eines solchen schwarzen Toners in einem Bildherstellungsverfahren, und Tonerbehälterelement
JPH09305038A (ja) 1996-05-10 1997-11-28 Canon Inc カラー画像形成装置
JP3517544B2 (ja) 1997-02-25 2004-04-12 キヤノン株式会社 中間転写ベルトおよび画像形成装置
JP2003131463A (ja) 2001-10-29 2003-05-09 Nitto Denko Corp 半導電性ベルト
JP2004163578A (ja) 2002-11-12 2004-06-10 Canon Inc 定着部材
JP2007153510A (ja) 2005-12-02 2007-06-21 Canon Inc エンドレスベルト、エンドレスベルトの製造方法および画像形成装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011197190A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Ricoh Co Ltd 電子写真用中間転写ベルト
JP2015158574A (ja) * 2014-02-24 2015-09-03 株式会社リコー 中間転写体、及びそれを用いた画像形成装置
JP2017177397A (ja) * 2016-03-28 2017-10-05 株式会社吉野工業所 樹脂製射出成形品及びその製造方法
JP2020012956A (ja) * 2018-07-18 2020-01-23 株式会社リコー 無端状ベルト、定着装置、画像形成装置及び無端状ベルト製造方法
JP7172220B2 (ja) 2018-07-18 2022-11-16 株式会社リコー 無端状ベルト、定着装置、画像形成装置及び無端状ベルト製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP4470974B2 (ja) 2010-06-02
US20090062505A1 (en) 2009-03-05
US8175496B2 (en) 2012-05-08

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
JP5693868B2 (ja) 層状中間転写部材
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
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
CN107515518B (zh) 环带、图像形成装置和环带单元
JP6798153B2 (ja) 無端ベルト、画像形成装置、及び無端ベルトユニット
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
CN111913376A (zh) 带、中间转印带和图像形成设备
JP5446655B2 (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
CN109426121B (zh) 环带、图像形成装置、环带单元及聚酰亚胺树脂成型品
JP4696630B2 (ja) 樹脂製無端ベルト及びその製造方法、並びに画像形成装置
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
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
JP2018146634A (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
JP2001324879A (ja) 中間転写体、及び画像形成装置
EP2246750A2 (en) Core shell hydrophobic intermediate transfer components
JP5157330B2 (ja) 成形用芯体、シームレス管状物の製造方法
JP2000122435A (ja) 画像形成装置
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
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
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
JP7298253B2 (ja) 転写ベルト、転写装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置
JP6065681B2 (ja) ポリイミド前駆体、ポリイミド前駆体組成物、ポリイミド成形体の製造方法、及び、画像形成装置
JP2002148951A (ja) 中間転写体、画像形成装置、及び中間転写体の製造方法
JP5352976B2 (ja) シームレス管状物の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090824

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091109

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091117

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100118

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100209

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100222

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4470974

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140312

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees