JP2009156981A - 中間転写ベルト及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高温高湿環境においても、安定したベルト走行と、色ずれ発生を防止することのできる中間転写ベルト及びそれを用いた画像形成装置を提供することである。
【解決手段】軸方向の端面以外の部分が、ポリアニリンと無機化合物を含むポリイミド系樹脂とを含有し、軸方向の端面部分が、ポリアニリンを含まず無機化合物を含むポリイミド系樹脂で構成される中間転写ベルトである。
【選択図】なし
Description
具体的には、例えば、ポリイミドを主な構成材料とするポリイミド層を少なくとも有しており、ポリイミド層には、ポリアニリン及びポリアニリンを導電化することができるドーパントを含む無端ベルトが知られている(例えば、特許文献1参照)。更に、この半導電性の無端ベルトに適用可能な、ポリイミドと脱ドープ状態のポリアニリンとのポリマーブレンドからなる半導電性樹脂シートが知られている(例えば、特許文献2参照)。
さらに、従来の熱硬化型ポリイミドに代え熱可塑型ポリイミドを採用し、微小な粒子状のポリアニリンを分散させ、生産性を改善した半導電性ポリイミド基板が知られている。(例えば、特許文献4参照)。
なお、大型機に中間転写ベルトを用いる場合は、カラーレジストレーション(色ずれ)改善のため、中間転写ベルトの蛇行をアクティブ・ステアリング方式で制御駆動することが望ましい(例えば、特許文献6参照)。
すなわち、本発明の請求項1に係る発明は、軸方向の端面以外の部分が、ポリアニリンと無機化合物を含むポリイミド系樹脂とを含有し、
軸方向の端面部分が、ポリアニリンを含まず無機化合物を含むポリイミド系樹脂で構成される中間転写ベルトである。
前記像保持体表面を均一に帯電する帯電手段と、
前記像保持体上に画像情報に応じた静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像をトナーによりトナー像として可視化する現像手段と、
前記トナー像を一旦中間転写ベルトに転写し、さらに前記中間転写ベルト上のトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を備え、
前記中間転写ベルトが、請求項1または2に記載の中間転写ベルトである画像形成装置である。
請求項2に係る発明によれば、端面部分のポリアニリンを効率的に除くことができ、高温高湿環境での端面の形状変化をより少なくすることができる。
請求項3に係る発明によれば、高温高湿環境においても、色ずれのない高画質のカラー画像が形成される。
請求項4に係る発明によれば、高温高湿環境においても、色ずれのない高画質のカラー画像がより安定して形成される。
請求項5に係る発明によれば、蛇行制御手段における検出手段の精度が向上し、装置を小型化しても、高温高湿環境において色ずれのない高画質のカラー画像が形成される
<中間転写ベルト>
本実施形態の中間転写ベルト(以下、単に「ベルト」という場合がある)は、軸方向の端面以外の部分が、ポリアニリンと無機物を含むポリイミド系樹脂とを含有し、軸方向の端面部分が、ポリアニリンを含まず無機物を含むポリイミド系樹脂で構成されることを特徴とする。
ここで、「ポリイミド系樹脂」とは、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアミド等から選ばれる少なくとも一つ、もしくは二つ以上の樹脂を意味する。中間転写ベルトには、さらに、ポリカーボネートやポリエステル、ポリエチレンテレフタート、ポリブチレンテレフタートから選ばれる少なくとも一つ、もしくは二つ以上の樹脂を含有しても良い。
上記構成とするためには、ベルトの製造工程において、(1)最初からベルトの端面部分にのみポリアニリンを含まない組成となるように、複数の組成の原料を用いて一体としたベルトを作製するか、(2)通常の手法により端面部分にもポリアニリンを含むベルトを作製し、後処理等により端面部分のポリアニリンのみを除く方法が考えられるが、製造工程の簡略化を考慮すれば、前記(2)の方法が望ましい。
なお、前記本実施形態の中間転写ベルトの作製方法は、前記(2)の方法に限定されず、前記(1)の方法のほか、上記の構成を達成できる方法であれば際限なく採用することができる。
上記切片を、透過型電子顕微鏡(TEM:FEI社製TecnaiG2)を用いて、加速電圧100kV、倍率12,000倍で(断面全体の観察時)または35,000倍(端面部分の観察時)で、前記端面部分を含む領域にオスミウム酸により染色された部分が存在するかを確認する。ベルトに含まれる成分のうちポリアニリンのみがオスミウム酸等により染色されるため、この染色された部分が観察されない領域には実質的にポリアニリンが存在しないこととなる。
以上の分析により、本実施形態における「軸方向の端面部分が、ポリアニリンを含まず無機物を含むポリイミド系樹脂、から構成される」ことが確認される。
前記のように、本実施形態の中間転写ベルトを得るためには、前記(2)の方法の中でもレーザ加工により溶融切断で行われることが望ましい。この場合切断部に高エネルギー密度熱源のレーザ光が照射されると、レーザの性質上、ベルト基材の切断部では材料の沸点にまで達し、蒸発を開始し、蒸気の圧力で周囲の融液が押しのけられ、高エネルギー密度熱源特有の状態を示すに至る。そしてついには、ベルト基材の厚み方向に深溶込み状態に至り切断されることとなる。
ここで、本実施形態における「溶融面」とは、前記融液が冷えて固まった面のことを示し、少なくともポリイミドが溶融する温度以上に加熱されて切断された面であるため、走査型顕微鏡(SEM)で切断面を観察したとき、少なくともレーザ光が照射される側のベルト面との角の部分が丸くなっているだけでなく、面内の蒸発してしまった成分に基づく空隙や切断履歴に基づくスジ等の表面部分がほとんど丸くなっている(凹凸が丸みを帯びている)面を意味する。
さらに、特にレーザ加工により切断された面では、レーザ光のパルス駆動に基づくと思われる厚み方向の直線状のスジが複数並んで存在することが多い。
なお、「ポリイミド系樹脂」とは、レーザ加工等による溶融切断により、ポリイミド系樹脂が変質した物質も含むものである。
本実施形態の中間転写ベルトのベルト基材は、例えば、ポリアミック酸などのポリイミド系樹脂前駆体と、非導電状態、すなわち、脱ドープ状態のポリアニリンと、該ポリアニリンを導電化させるドーパントと、有機極性溶媒と、を含有してなるポリイミド系樹脂組成物を、200℃以上290℃以下の最高温度で加熱する加熱工程を経て製造することができる。
すなわち、上記Bのエメラルジン構造を持つ脱ドープ状態のポリアニリンを、ドープ(導電化)とすることにより得られる、ドープ状態のポリアニリンである上記Dのエメラルジン塩構造を有するポリアニリンが、高い電気伝導度を有する。
また、市販品としては、パニポール社製「Panipol PA」が挙げられる。
このようなプロトン酸としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸などの無機酸、及びアリルスルホン酸、キシレンスルホン酸、エタンスルホン酸、クロロベンゼンスルホン酸などスルホン酸化合物、有機カルボン酸化合物、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、フェノールホスホン酸等のリン酸化合物を挙げることができる。
具体的には、ポリイミド系樹脂組成物中には、脱ドープ状態のポリアニリン1モル(前記「化1」のB構造)に対してドーパントを0.6モル以上3モル以下、好ましくは1モル以上2モル以下の範囲で配合するのが適当である。0.6モルを下回ると、所望の導電性を発現するためのポリアニリンの量を多く配合する必要があり、必要な機械強度が得られなくなる。また、3モルを超えると、28℃、85%RHの高温、高湿度の下において、遊離しているドーパントの影響で、各種環境下での電気特性の変化が大きく、実用に供し得ない。
粒子状のポリアニリンとしては、添加されるポリアニリン粒子中の最も長い粒子、即ち、最大ポリアニリン粒子の絶対最大長が10.0μm以下であることが望ましい。これにより、突起や凹凸を低減し、表面性を良好にすることができ、また、巨大なポリアニリンからなる粒子が存在しないことから、微小領域における抵抗率の変化を抑制することができる。その結果、本実施形態の中間転写ベルトを備える画像形成装置において、転写画像の品質を向上させることができる。
さらに、50%粒子径(個数基準)が0.05μm以上2.00μm以下の範囲であり、かつ、90%粒子径(個数基準)が50%粒子径(個数基準)の1倍以上2倍以下であることがより好ましい。
なお、このポリアニリン粒子の50%粒子径、及び50%粒子径と90%粒子径との比較による粒度分布の測定は、前述のTEM画像から画像解析により行うことができる。
ここで用いられるポリアミック酸は、テトラカルボン酸二無水物又はその誘導体とジアミンとのほぼ等モル混合物を有機極性溶媒に溶解させ、溶液状態で反応させることによって、溶液として得ることができる。テトラカルボン酸二無水物としては芳香族テトラカルボン酸二無水物を、ジアミンとしては芳香族ジアミンを用いることが好ましいが、これら以外も必要に応じて選択可能である。
この充填材には、シリカ、アルミナ、マイカ、タルク、ウィスカー、硫酸バリウム等の絶縁性フィラー;酸化スズ、アンチモンドープ酸化スズ、インジウムドープ酸化スズ、アンチモンドープの酸化チタン、カーボンブラックなどの導電/半導電フィラー;などを使用することができる。導電/半導電フィラーを用いた場合は、添加量をパーコレーション閾値以下とすることで絶縁性フィラーと同等に使用することができる。
また、前記粒子状のポリアニリンを用いる場合、本実施形態の中間転写ベルトにおいて、ポリイミド系樹脂中の充填材のうち最大の粒子の絶対最大長は、最大ポリアニリン粒子の絶対最大長よりも小さいことが好ましいため、この関係を満たすような粒子径のフィラーを選択して使用することが好ましい。
また、充填材を分散させ、その凝集体を壊砕する方法としては、ミキサーや攪拌子による攪拌、平行ロール、超音波分散などの物理的手法、更には分散剤の導入などの化学的手法が例示されるが、これらに限定されるものではない。
塗布液を、ステンレス製のエンドレスベルト上にTダイを用いて連続塗布し、乾燥炉にて、例えば、ポリイミドであれば、170℃乃至190℃で30分間連続乾燥させた後、巻き取る。次に、焼成炉(テンター炉)にて、例えば、370℃乃至390℃で7分間連続焼成して、イミド転化反応を進行させてから巻き取り、長尺のフィルム状の導電性ポリイミドフィルムを得る。また、ポリアミドイミド、ポリアミドであれば、加熱炉にて、50℃乃至290℃で10分間乃至120分間加熱して、反応もしくは溶剤除去を行ってから巻き取り、長尺のフィルム状の導電性ポリアミドイミドフィルム、ポリアミドフィルムを得る。得られたポリイミド系樹脂フィルムを必要な大きさに切り出し、端部をつなぎ合わせることで、所望の無端ベルトを得ることができる。
塗布液を円筒形金型の内面若しくは外面に塗布した後、加熱処理を施すことで、無端ベルトを得ることができる。円筒形金型の代わりに、樹脂製、ガラス製、セラミック製など、従来既知の様々な素材の円筒形の成形型を用いることもできる。また、金型や成形型の表面にガラスコートやセラミックコートなどを設けること、また、シリコーン系やフッ素系の剥離剤を使用することも適宜選択されうる。
なお、円筒形金型に対するクリアランス調整がなされた膜厚制御用金型を、円筒形金型に通し平行移動させることで、余分な溶液を排除し、円筒形金型上の溶液の厚みを均一にする方法を適用してもよい。ここで、円筒形金型上へ塗布液を塗布する段階で、塗布液の均一な厚み制御がなされていれば、特に、膜厚制御用金型を用いなくてもよい。
その後、金型からイミド化した樹脂を取り外すことで、所望の無端ベルトを得ることができる。更に、得られた無端ベルトの両端を切りそろえる工程を有していてもよい。
そして、中間転写ベルトにするためには、これを、さらに所定の幅でスリットし、スリットされたシートを必要な周長が得られる長さに切り出し、中間転写ベルト1本分の基材とする。
また、切断面およびその近傍に汚れや、切断面の基材側に見られることが多いバリが発生しやすいので、エタノール等の有機溶剤をベンコット等の柔らかい布にしみ込ませ、切断面に沿ってふき取ることにより、汚れや、バリは、簡単に取り除くことが可能である。また、レーザ光によるベルト基材の溶けカスも、比較的容易に取り除くことが可能である。
これらのレーザによる切断面の加工精度は、一般に良い方から順に、エキシマ≧UV−YAG第3高調波>UV−YAG第2高調波≧封じ切り炭酸ガス、であるが、導入設備費、維持費、加工速度を考慮した場合、封じ切り炭酸ガスレーザが、実用的であると考えられる。また、加工速度とレーザの駆動条件(パルス周期及びパルス幅)によっても、レーザによる切断面は左右される。
加工後の端面の真直度は1000μm以下とすることが望ましく、500μm以下とすることがより望ましい。真直度が1000μmを超えると、後述するアクティブ・ステアリング方式によっても中間転写ベルトの蛇行を抑制することができない場合がある。
上記ベルト端面の真直度は、ベルトを回転させながら、CCDカメラによりベルト端部の画像を取り込み、画像処理を行って求めた。具体的にはベルト1周で41点画像を取り込み、蛇行分を差し引いた後、最大最小の差を真直度とした。
本実施形態の中間転写ベルトにおいては、端面の微小うねりが0.08mm以下であることが望ましく、0.04mm以下であることがより望ましい(ただし、シームドベルトの場合は、最終的にベルトをつなぎ合わせた部分を除く。)。この微小うねりとは、前記真直度の測定時に観察される大きなうねりに沿って観測される微小な波形であり、これが前記範囲にあることにより、蛇行制御手段の制御がより滑らかとなる。具体的に真直度を測定したときの端面のグラフを図4に示す。図4(A)はベルト基材を超硬刃で切断したときの端面、図4(B)はレーザ加工により切断した端面を各々示す。
超硬刃の場合、刃の切れが悪くなると、図4(A)の様になることが多いが、レーザ加工では刃の劣化が無いので図4(A)の様にはならない。なお、図4において、「蛇行補正後」は「実測値」から「線形(蛇行分)」を差し引いたものであり、●印は最終的にベルトをつなぎ合わせたシームの位置を示す。また、蛇行はベルト両サイドの周長差によって発生する。
なお、前記微小うねりは、ベルト全周を45mm乃至55mm間隔で、真直度を測定したときの隣り合う測定点の差(絶対値)で、本実施形態では、約51.5mm間隔で測定した。また、測定毎で測定点が多少ずれるので3回測定して、大きな値を微小うねりの値とした。
本実施形態の中間転写ベルトは、湿度膨張係数が45ppm/%RH以下であり、かつ、温度膨張係数が45ppm/K以下であることが好ましい。
このような膨張係数の範囲であれば、中間転写ベルトの局所的な膨張が抑制され、安定したベルト走行性を得ることができる。その結果、画像形成装置内の温度や湿度の環境に関わらず、高品質の転写画像を得ることができる。
前記湿度膨張係数は40ppm/%RH以下であり、かつ、温度膨張係数は40ppm/K以下であることがより好ましい。
まず、中間転写ベルトを幅25.4mm×長さ210mmに切断して試料とする。この時、長さ方向が中間転写ベルトの周方向に沿うようにあわせる。試料の下部に0.240kgのチャックを兼ねた錘を取り付け、更に試料の上部を、支持台に固定可能なもう一方のチャックに取り付け、チャック間距離が149mmとなるように試料を鉛直に保持する。試料の伸縮量は下部チャックの上下方向の移動量と一致するため、その下方にある支持台に固定されたマイクロゲージでベルト下部の上下方向の移動量を測定して試料の伸縮量とする。
式(1):
H(ppm/%RH)=106×(△L85−△L20)(mm)/(149−△La)(mm)/(85−20)(%RH)
なお、測定は、(b)→(c)の条件変化について3回、(c)→(b)の条件変化について3回の合計6回を交互に行い、その平均値を湿度膨張係数とする。
まず、中間転写ベルトを幅3.0mm×長さ10.0mmに切断して試料とする。この時、長さ方向が中間転写ベルトの周方向に沿うようにあわせる。室温から昇温速度5℃/分で200℃まで昇温し、その後100℃まで放冷し、放冷時の試料の長さから温度膨張係数を求める。測定には、島津製作所製の熱機械分析装置TMA−50を使用することができる。また、計算式は、JISK7197(1991)「プラスチックの熱機械分析による線膨張率試験方法」に準拠する。
本実施形態の中間転写ベルトは、ベルトの破断防止、カラーレジストレーション向上の点から、引張弾性率が、2.5GPa以上であることが好ましく、3.0GPa以上であることがより好ましい。なお、引張弾性率は大きければ大きい程よいが、実用上は、中間転写ベルトを搭載する画像形成装置の耐久性等の観点から、8.0GPa以下であることが好ましく、6.0GPa以下であることがより好ましい。中間転写ベルトの引張弾性率は、使用する樹脂材料の化学構造を選択することで上記範囲に制御することができ、芳香環構造を多く含むものほど引張弾性率を高くすることができる。
なお、28℃85%RHの環境及び22℃55%RHの環境の少なくとも一方を満たす環境下で24時間以上放置され、調湿された中間転写ベルトの引張弾性率が上記の好ましい範囲になることが好ましい。
試験片試料は、JIS K 7127(1999)試験片タイプ2に準拠させた。中間転写ベルトを幅10mm×長さ200mmに切断して試料とする。この時、長さ方向を中間転写ベルトの周方向にあわせる。チャック間の初期距離を100mm±5mm、引張速度10mm/分として、JIS K 7127(1999)に準じて測定を行い、引張弾性率を算出する。
本実施形態の中間転写ベルトの表面抵抗率は、1×1010Ω/□以上1×1014Ω/□以下であることが好ましく、1×1011Ω/□以上1×1013Ω/□以下であることがより好ましい。この表面抵抗率が1×1014Ω/□より高いと、一次転写部の像保持体と中間転写ベルトとが剥離するポストニップ部で剥離放電が発生し易くなり、放電が発性した部分は白抜けする画質欠陥が発生することがある。一方、表面抵抗率が1×1010Ω/□未満であると、プレニップ部での電界強度が強くなり、プレニップ部でのギャップ放電が発生し易くなるために画質の粒状性が悪化することがある。
従って、表面抵抗率を、上記範囲とすることで、表面抵抗率が高い場合に発生する放電による白抜け、表面抵抗率が低い場合に発生する画質の悪化を防止することができる。
従って、体積抵抗率を上記範囲とすることで、トナー飛散や、除電機構を必要とする問題を解消することができる。
具体的には、レジテーブUFL MCP−ST03のフッ素樹脂面が上になるように、中間転写ベルトの内側に入れ、転写面側(ベルトの外側)からURプローブMCP−HTP12の二重電極を当てた。なお、URプローブMCP−HTP12の上部には質量2.00kg±0.10kg(19.6N±1.0N)の錘を取り付け、中間転写ベルトの転写面に一様な荷重がかかるようにした。
この時、表面抵抗率をρs、R8340Aデジタル超高抵抗/微小電流計の読み値をR、URプローブMCP−HTP12の表面抵抗率補正係数をRCF(S)とすると、三菱化学「抵抗率計シリーズ」カタログによればRCF(S)=10.00なので、表面抵抗率は下記式(2)のようになる。
式(2):ρs[Ω/□]=R×RCF(S)=R×10.00
測定は、1ベルトに付き、幅方向6点×周方向4点の24点について行い、その平均値として求めた。
式(5):ρv[Ω・cm]=R×RCF(V)×(10000/t)=R×2.011×(10000/t)
なお、測定は、表面抵抗率測定と同様に、任意に抜き取られた中間転写ベルト対し、1ベルトに付き、幅方向6点×周方向4点の24点について行い、その平均値として求めた。を記した。
次に、本実施形態の中間転写ベルトを具備する本実施形態の画像形成装置の構成例について、図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態の画像形成装置は、上述した本実施形態の中間転写ベルトを備える中間転写方式の画像形成装置であれば、如何なる構成であってもよい。中でも、画像情報に応じた静電潜像が形成される像保持体と、像保持体に形成された静電潜像をトナーによりトナー像として可視化する現像装置(現像手段)と、像保持体上に担持されたトナー像が一次転写される中間転写ベルトと、中間転写ベルト上の未定着トナー像を記録媒体に二次転写するバイアス機構(転写手段)と、を備える構成の画像形成装置が好ましい。そして、当該中間転写ベルトとして、既述の本実施形態の中間転写ベルトを使用している。
前述のように、本発明の中間転写ベルトは切断面(軸方向の端面)が、従来に比べ形状的、組成的に優れており、これを画像形成装置に適用することで、高品質の転写画像を安定して得ることができる。
図1は、本実施形態の画像形成装置の主要部分を説明する略図である。図1に示す画像形成装置は、装置内に感光体ドラムを各色毎に4つ持つ高速/多数枚出力機である。5Y,5M,5C,5Kは、それぞれ像保持体としての感光体ドラム(以下、Yはイエロー用、Mはマゼンタ用、Cはシアン用、Kはブラック用を示す)、1は中間転写ベルト、6Y,6M,6C,6Kは各色ごとの1次転写ロール(転写手段)、7は二次転写ベルト(転写手段)、8はバックアップロール、9はコンタクトロール、16Y,16M,16C,16Kは各色ごとの帯電装置(帯電手段)、18Y,18M,18C,18Kは各色ごとの露光装置(静電潜像形成手段)10Y,10M,10C,10Kは各色ごとの現像装置(現像手段)、11は転写ベルトクリーナー、12は記録紙、13は定着装置、14はアクティブ・ステアリング方式の駆動制御機構(蛇行制御手段)である。
この静電潜像は現像装置10Yによってトナー現像されて可視化されたトナー像が形成される。トナー像は感光体ドラム5Yの回転により一次転写部に到り、一次転写ロール6Yからトナー像に逆極性の電界を作用させることにより、トナー像が、反時計方向に回転する中間転写ベルト1に一次転写される。
以下、同様にして第2色のトナー像(M)、第3色のトナー像(C)、第4色のトナー像(K)が順次形成され中間転写ベルト1において重ね合わせられ、多重トナー像が形成される。
二次転写部は中間転写ベルト1のトナー像が担持された表面側に設置された二次転写ベルト7と中間転写ベルト1の裏側から二次転写ベルト7に対向するごとく配置されたバックアップロール8及びこのバックアップロール8に圧接して回転するコンタクトロール9から構成される。
この二次転写部では、二次転写ベルト7と中間転写ベルト1を介して対向配置したバックアップロール8に圧接したコンタクトロール9にトナー像の極性と同極性のバイアス(転写電圧)を印加することで、当該トナー像を記録紙12に静電反発で転写する。
給送された記録紙12には、二次転写ベルト7とバックアップロール8による圧接搬送と、中間転写ベルト1の回転と、コンタクトロール9に印加された転写電圧と、の作用により、中間転写ベルト1に保持されたトナー像が転写される。
単色画像の転写の場合は、一次転写されたトナー像を直ちに二次転写して定着装置に搬送するが、複数色の重ね合わせによる多色画像の転写の場合は各色のトナー像が一次転写部で正確に一致するように中間転写ベルト1と感光体ドラム5Y,5M,5C,5Kとの回転を同期させて各色のトナー像がずれないようにする。
図2は、蛇行修正のための基本的な構成を示す概略図である。図2おいて、ステアリング制御装置19は、蛇行修正のための駆動源となるステアリングモータ20の駆動状態を制御するもので、そのためのモータ制御信号(モータドライブ信号)をステアリングモータ20に出力する。ステアリングモータ20としては、その回転角度や回転速度を高精度に制御可能なステッピングモータ等が用いられる。また、ステアリング制御装置19には、ベルトホームセンサ17とエッジセンサ15(蛇行・真直度検出手段)とが接続されており、ベルトホームセンサ17からはベルトホーム信号が、エッジセンサ15からはベルトエッジ信号がそれぞれ入力されようになっている。
(中間転写ベルトの作製)
−ポリアミック酸溶液(A−1)の作製−
DMAc溶媒中に、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(ODA)を溶解し、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)とピロメリット酸二無水物(PMDA)とを加え、窒素雰囲気下で、充分攪拌した。なお、ODA:BPDA:PMDAの量比関係は、1.0:0.8:0.2のモル比となるように調合しており、20質量%濃度のポリアミック酸溶液(A−1)を得た。なお、この溶液を反応させることにより、前記「化2」で示した共重合体の混合物が得られる。
脱ドープ状態のポリアニリンとして、パニポール社製のPanipol PAを用意した。
また、脱ドープ状態のポリアニリンのモル当量の30%に相当する(言い換えれば、脱ドープ状態のポリアニリンのモル当量の半分を100%とした時に60%に相当する)ドーパントとしてのパラフェノールスルホン酸を用意した。このパラフェノールスルホン酸を、窒素雰囲気下でDMAc溶媒中に加え攪拌し、均一な5質量%濃度のドーパント溶液を準備した。
250質量部の前記Panipol PAに、規定のドーピング量となる前記5質量%濃度のドーパント溶液を混合し、窒素雰囲気下でサンドミルを用いて分散した。サンドミルの回転数を2000rpmとし、50%粒子径(体積基準)が1.0μm乃至2.0μmになるように、30分から60分間分散し、これをドープ済みのポリアニリン分散液(B−1)とした。
得られたドープ済みのポリアニリン分散液(B−1)に、前記ポリアミック酸溶液(A−1)と、充填材(酸化スズ)と、を加え、更にDMAc溶媒を加え、混合し、充分に攪拌した後、脱気して塗工液(C−1)を調製した。塗工液(C−1)の粘度は20Pa・s乃至40Pa・sに調整した。
なお、塗布液(C−1)中のドープ済みポリアニリン(PAn)、ポリアミック酸(PAA)及び充填材(酸化スズ)の固形分質量比は、PAn:PAA:酸化スズ=12.2:77.8:10.0とした。また、ここで充填材として用いた酸化スズは、金属酸化物の1種であるアンチモンドープ酸化スズ(以下、単に「酸化スズ」と称する)(比重:7.0g/ml)である。
得られた塗工液(C−1)を、外径365.5mm、長さ600mmの円筒状SUS製金型外側表面に塗布し、膜厚制御用金型を円筒金型に通し、平行移動させて、余分な塗布液を掻き落とし、円筒金型上の塗布液の厚みを均一にした。
次に、金型を回転させながら、温度120℃の条件で、30分間乾燥処理を行った。乾燥処理後、金型をオーブンに入れ、320℃の条件で30分間焼成を行い、イミド化反応を進行させた。
この無端ベルトを2本用意し、それぞれ金型長さ方向に切断し、その2本を長手方向に接続して、1枚のシートとし、ベルト1本分のベルト基材とした。接続方法は、例えば、特開2000−145895号公報に記載のパズルカットシームを採用した。
ベルト基材のサイドカットは、レーザ加工機を用いて、幅362mmとなるようにベルト基材の両端部を切断することにより行った。レーザ加工機は、封じ切り炭酸ガスレーザ(波長:10.6μm、最大出力200W、照射面のビーム径が100μm)と、サーボモーターを搭載したX−Yステージを持つ、澁谷工業(株)製のSPL3725E(有効加工エリア:1550mm×2500mm)を使用した。
この条件で、ベルト基材の幅方向の両端部をレーザにより切断した。また、前記切断を行ったベルト基材の長さ方向の両端をパズルカットし、ベルト裏面側を基準にした時の周長が2110.8mmになるように加工した。次いで、パズルカットした断面同士を接続し中間転写ベルトとした。なお、接続方法は、例えば、特開2000−145895号公報に記載のパズルカットシームを採用した。
こうして、ベルトの内側を基準にした時の周長が2110.8mm、幅が362mmになるように加工された中間転写ベルト1を得た。なお、左右の周長は2軸に張架させた状態で軸間距離を測定し、2軸の径を加味して周長を算出した。
−端面部分の観察、端面特性−
中間転写ベルト1の端面部分については、前記と同様にして端面切断を行ったシートについて、前述の方法にしたがってTEM、SEM等により端面部分、端面の観察を行い、ポリアニリンの有無、断面形態を調べた。
結果を表1に示す。
得られた中間転写ベルト1について、前述の方法により、表面抵抗率、体積抵抗率、温度膨張係数、湿度膨張係数及び引張弾性率を各々測定した。なお、引張弾性率については、28℃、85%RH環境、22℃、55%RH環境の各々について測定を行った。
結果をまとめて表1に示す。
実機特性としては、実機に中間転写ベルトとして装着し、画像形成中のウォーク量を評価することにより行った。上記画像形成中のウォーク量の評価は、作製した中間転写ベルト10本のうち任意に抜き取られた中間転写ベルト3本を、図1に示される構成の画像形成装置である富士ゼロックス(株)製のDocuColor 8000 Digital Pressに装着して行った。
なお、前記「ウォーク量」とは、特許第3632731号明細書に記載の駆動制御方法(アクティブ・ステアリング方式)に従って中間転写ベルトの駆動の制御を行っても、制御しきれずベルトが動いてしまう量を意味する。
まず、DocuColor 8000 Digital Pressを22℃、55%RHの環境下に設置する。そして、中間転写ベルトも22℃、55%RHの環境下で24時間以上放置し調湿する。その後、調湿された中間転写ベルトをDocuColor 8000 Digital Pressに装着し、装置の電源を入れる。
DocuColor 8000 Digital Pressを運転させると、DocuColor 8000 Digital Pressは、最初のセットアップ状態になり、装着された中間転写ベルトのエッジ形状データを測定し、このエッジ形状データを記憶手段に記憶する。その後、A3用紙を20枚印刷する。このとき、中間転写ベルトは、5回転することとなる。
記憶手段に格納された各測定点のエッジ形状データと、測定した各測定点のエッジ形状データとからウォーク量を算出した(実機評価1)。
なおこの場合、60分放置している間にエッジ形状が変形した場合には、ウォーク量が大きくなる。
なお、エッジ形状の測定、エッジ形状値の比較や置き換え等の制御方法は、特許第36
32731号公報に記載の方法を適用した。
さらに、60分放置後については、中間転写ベルトを、DocuColor 8000 Digital Pressから外し、テーブル等の平面に広げて置き、目視により切断部の波うちを確認し、22℃、55%RH環境と同等な場合は「○」とした。一連の評価で破断部の波うちが一番大きかった場合を「×(実用不可)」とした(「×」は、次に述べる28℃、85%RH環境下での評価で発生。)。
−ポリアミック酸溶液(A−2)の作製−
DMAc溶媒中に、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(ODA)を溶解し、4,4’−オキシジフタル酸二無水物(ODPA)とピロメリット酸二無水物(PMDA)とを加え、窒素雰囲気下で、10℃で1時間、次いで25℃で48時間攪拌を続けポリイミド前駆体溶液を得た。この後さらに加熱して、165℃で6時間攪拌した。なお、ODA:ODPA:PMDAの関係は、1.0:0.5:0.5のモル比となるように調合しており、20質量%濃度の部分イミド化ポリアミック酸溶液(A−2)を得た。なお、この溶液を反応させることにより、前記「化3」で示したブロック共重合体が得られる。
実施例1で得られたドープ済みポリアニリン分散液(B−1)に、上記部分イミド化ポリアミック酸溶液(A−2)と、充填材(酸化スズ)と、を加え、更にDMAc溶媒を加え混合し、充分に攪拌した後、脱気して塗工液(C−2)を調製した。塗工液(C−2)の粘度は20Pa・s乃至40Pa・sに調整した。
なお、塗布液(C−2)中のドープ済みポリアニリン(PAn)とポリアミック酸(PAA)と、充填材(酸化スズ)の固形分質量比は、PAn:PAA:酸化スズ=7.9:82.1:10.0とした。
得られた塗布液(C−2)を、外径365.5mm、長さ600mmの円筒状SUS製金型外側表面に塗布し、膜厚制御用金型を円筒金型に通し、平行移動させて、余分な塗布液を掻き落とし、円筒金型上の塗布液の厚みを均一にした。
次に、金型を回転させながら、温度120℃の条件で、30分間乾燥処理を行った。乾燥処理後、金型をオーブンに入れ、260℃の条件で30分間焼成を行い、イミド化反応をさらに進行させた。
その後、金型を室温で放冷し、金型から樹脂を取り出し、無端ベルトを得た。平均膜厚は0.08mmであった。
結果をまとめて表1に示す。
−ポリアニリン溶液(B−2)の作製−
窒素雰囲気下で、1700質量部のDMAc溶媒中に250質量部のパニポール社のPanipol PAを徐々に加え、均一に攪拌し、13質量%濃度のポリアニリン溶液を作製した。次に、DMAc溶媒中にドーパント(パラフェノールスルホン酸)を加え、攪拌し、均一な5質量%濃度のドーパント溶液を作製した。
Panipol PAはモル当量の半分がドーピングされるので、これを100%とした時に60%に相当するように、5質量%濃度のドーパント溶液を徐々に加え、均一に攪拌し、ドープ済みのポリアニリン溶液(B−2)を得た。
結果をまとめて表1に示す。
−塗工液(C−4)の調製−
実施例3で得られたドープ済みポリアニリン分散液(B−2)に、溶剤可溶型芳香族系ポリアミドイミド樹脂溶液(東洋紡製、バイロマックス16NN、溶媒NMP)と、充填材(酸化スズ)と、を加え、更にDMAc溶媒を加え混合し、充分に攪拌した後、脱気して塗工液(C−4)を調製した。塗工液(C−4)の粘度は20Pa・s乃至40Pa・sに調整した。
なお、塗布液(C−4)中のドープ済みポリアニリン(PAn)とポリアミドイミド(PAI)と、充填材(酸化スズ)の固形分質量比は、PAn:PAI:酸化スズ=19.0:71.4:9.6とした。
結果をまとめて表1に示す。
実施例1の中間転写ベルトの作製において、中間転写ベルトへの加工を、レーザ加工機を用いずに、フラットベッド型の精密なX−Yカット機にベルト基材を一様に静電吸着させ、超硬刃を用いて基材のサイドカットした以外は、実施例1と同様にして中間転写ベルト5を作製した。平均膜厚は0.08mmであった。
なお、前記フラットベッド型の精密なX−Yカット機としては、グラフテック(株)社製のFC3206−300−ZRX型を用い、中間転写ベルトの幅は同様に362mmとした。
結果をまとめて表1に示す。
実施例2において、中間転写ベルトへの加工を、レーザ加工機を用いずに、比較例1で用いたフラットベッド型の精密なX−Yカット機にベルト基材を一様に静電吸着させ、超硬刃を用いて基材のサイドカットした以外は、実施例1と同様にして中間転写ベルト6を作製した。平均膜厚は0.08mmであった。
得られた中間転写ベルト6について、実施例1と同様にして評価を行った。
結果をまとめて表1に示す。
実施例3において、中間転写ベルトへの加工を、レーザ加工機を用いずに、比較例1で用いたフラットベッド型の精密なX−Yカット機にベルト基材を一様に静電吸着させ、超硬刃を用いて基材のサイドカットした以外は、実施例1と同様にして中間転写ベルト7を作製した。平均膜厚は0.08mmであった。
得られた中間転写ベルト7について、実施例1と同様にして評価を行った。
結果をまとめて表1に示す。
3 ステアリングロール
5 感光体ドラム(像保持体)
6 一次転写ロール
7 二次転写ベルト
8 バックアップロール
9 コンタクトロール
10 現像装置(現像手段)
11 ベルトクリーナー
12 記録紙
13 定着装置
14 アクティブ・ステアリング方式の駆動制御機構(蛇行制御手段)
15 エッジセンサ
16 帯電装置(帯電手段)
17 ベルトホームセンサ
18 露光装置(静電潜像形成手段)
19 ステアリング制御装置
21 揺動アーム
22 偏心カム
Claims (5)
- 軸方向の端面以外の部分が、ポリアニリンと無機化合物を含むポリイミド系樹脂とを含有し、
軸方向の端面部分が、ポリアニリンを含まず無機化合物を含むポリイミド系樹脂で構成されることを特徴とする中間転写ベルト。 - 前記軸方向の端面が、溶融面であることを特徴とする請求項1に記載の中間転写ベルト。
- 像保持体と、
前記像保持体表面を均一に帯電する帯電手段と、
前記像保持体上に画像情報に応じた静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像をトナーによりトナー像として可視化する現像手段と、
前記トナー像を一旦中間転写ベルトに転写し、さらに前記中間転写ベルト上のトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を備え、
前記中間転写ベルトが、請求項1または2に記載の中間転写ベルトであることを特徴とする画像形成装置。 - 前記中間転写ベルトの蛇行を制御する蛇行制御手段を備えることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記蛇行制御手段が、前記中間転写ベルトを支持するベルト支持手段と、前記中間転写ベルトの軸方向の端面の位置を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて前記中間転写ベルトの位置の修正を行う修正手段を備えることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
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