無端ベルト及び画像形成装置
【課題】高品質の画像を長期間にわたって形成することのできる無端ベルト及びこの無端ベルトを備えた画像形成装置を提供すること。
【解決手段】４ＭＰａの応力をかけてから１００時間後における引張歪率が、応力初期における引張歪率よりも小さい無端ベルト１、及び、この無端ベルトを備えた画像形成装置。
【解決手段】４ＭＰａの応力をかけてから１００時間後における引張歪率が、応力初期における引張歪率よりも小さい無端ベルト１、及び、この無端ベルトを備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無端ベルト及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、長期間にわたって高品質の画像を形成することのできる無端ベルト及びこの無端ベルトを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置には、金属製ドラム体又は弾性ローラに代えて、又は、これらに加えて、熱可塑性樹脂等によって形成された無端ベルトが用いられる。このような無端ベルトとしては、例えば、転写ベルト、中間転写ベルト、転写搬送ベルト、搬送ベルト、定着ベルト及び現像ベルト等が挙げられる。これらの無端ベルトは、通常、複数の支持ローラに張架されて、常に、張力がかけられた状態で無限軌道上を走行する。
【０００３】
ところが、従来の無端ベルトは、複数の支持ローラに張架されると、延伸することがある。例えば、フッ素樹脂にカーボンブラックを配合してなるところの、初期弾性率が小さい樹脂組成物で形成されたフッ素樹脂製無端ベルトは、支持ローラに張架されると、早期に周方向に延伸してしまう。加えて、無端ベルトは、通常、長期間にわたって支持ローラに張架された状態にあるから、このフッ素樹脂製無端ベルトは、早期に延伸しているにもかかわらず、張架されつづけると、延伸量が徐々に大きくなる。一方、ポリカーボネート樹脂にカーボンブラックを配合してなるところの、初期弾性率が比較的大きい樹脂組成物で形成されたポリカーボネート樹脂製無端ベルトは、支持ローラに張架されても、早期に周方向に延伸することは少ないが、長期間にわたって支持ローラに張架された状態においては、弾性率が次第に小さくなり、徐々に周方向に延伸してしまう。
【０００４】
画像形成装置等に配設された無端ベルトが、その周方向に延伸すると、複数の支持ローラに所定の張力で張架された状態を維持することができなくなり、走行する無端ベルトが次第に蛇行し、及び／又は、波打ちするようになる。無端ベルトが蛇行走行及び／又は波打ち走行すると、走行する無端ベルトの位置精度が低下し、例えば、静電潜像が無端ベルトの所定の位置に転写されず、高品質の画像を長期間にわたって形成することができなくなる。特に、複数の着色現像剤を無端ベルトに順次重ね合わせてフルカラー画像を形成するタンデム型カラー画像形成装置等に配設された無端ベルトが、その周方向に延伸すると、無端ベルトに転写される静電潜像が重ね合わされる位置が正確に一致しなくなり、形成される画像の色ずれ、画像ずれ等が顕著になって、高品質の画像を形成することができなくなる。また、無端ベルトが延伸して蛇行及び／又は波打ちが激しくなると、無端ベルトが支持ローラから外れてしまうことがある。
【０００５】
これらの問題を解決しうる無端ベルトとして、例えば、「引張クリープ弾性率が、１００００ｋｇｆ／ｃｍ２以上であることを特徴とする樹脂製のシームレスベルト」（特許文献１参照。）、及び、「クリープ弾性率が１２０ＭＰａ以上であり、かつ周方向の肉厚の最大値と最小値の差が５０μｍ以下であり、なおかつ熱可塑性樹脂からなることを特徴とするベルト部材」（特許文献２参照。）が提案されている。このように、特許文献１及び２のシームレスベルト及びベルト部材は、本来延伸してしまうシームレスベルト及びベルト部材の延伸を抑えることを目的として成された、伸びの少ないシームレスベルト及びベルト部材であるが、例えば、特許文献１のシームレスベルトは、特許文献１の実施例１及び実施例２に示されるように、引張クリープ弾性率（５０℃、１００時間値）が引張初期弾性率（５０℃、１分値）よりも小さいから、このシームレスベルトを支持ローラに所定の張力で長時間にわたって張架すると、シームレスベルトが延伸してしまうことを容易に予想することがきる。
【０００６】
ところが、画像形成装置は、無端ベルトが装着されて組み立てられた後、使用するまでに、長期間にわたって、複数の支持ローラに張架された状態にある。それ故、従来の無端ベルトは、複数の支持ローラに張架されると、その延伸量が小さくても、時間の経過と共に徐々に延伸し、画像形成装置の使用時まで、及び／又は、それ以降長期間にわたって、支持ローラに所定の張力で張架された状態を維持することができないことがある。
【０００７】
したがって、無端ベルトには、画像形成装置に配設され、複数の支持ローラに張架された状態が長期間にわたっても、画像形成装置の使用時に、及び／又は、それ以降長期間にわたって、支持ローラに所定の張力で張架された状態にあることが、高品質の画像を長期間にわたって形成するうえで、求められている。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１１５０６６号公報
【特許文献２】特開２００３−２０６０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明は、前記要求に応えることを目的とし、高品質の画像を長期間にわたって形成することのできる無端ベルト及びこの無端ベルトを備えた画像形成装置を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するための手段として、
請求項１は、４ＭＰａの応力をかけてから１００時間後における引張歪率が、応力初期における引張歪率よりも小さい無端ベルトであり、
請求項２は、前記１００時間後における引張歪率は、０．３％以下である請求項１に記載の無端ベルトであり、
請求項３は、４ＭＰａの応力をかけてから１００時間後における引張クリープ弾性率が、応力初期における引張クリープ弾性率よりも大きい請求項１又は２に記載の無端ベルトであり、
請求項４は、前記１００時間後における引張クリープ弾性率は、１，０００ＭＰａ以上である請求項３に記載の無端ベルトであり、
請求項５は、前記無端ベルトは、ポリアミドイミド樹脂組成物を成形して成る請求項１〜４のいずれか１項に記載の無端ベルトであり、
請求項６は、前記無端ベルトは、導電性付与剤を含む導電性樹脂組成物を成形して成る請求項１〜５のいずれか１項に記載の無端ベルトであり、
請求項７は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の無端ベルトを備えた画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る無端ベルトは、４ＭＰａの応力をかけてから１００時間後における引張歪率が、応力初期における引張歪率よりも小さいから、複数の支持ローラに長期間にわたって張架されると、支持ローラに張架されて早期に延伸した延伸量が徐々に小さくなり、画像形成装置の使用時に、及び／又はそれ以降長期間において、例えば、支持ローラに張架されてから１００時間後には、その延伸量がほぼ相殺され、複数の支持ローラに所定の張力で張架された状態を実現することができる。したがって、この発明によれば、高品質の画像を長期間にわたって形成することのできる無端ベルトを提供することができる。
【００１２】
また、この発明によれば、この発明に係る無端ベルトを備えているから、高品質の画像を長期間にわたって形成することのできる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の一例である無端ベルト１を図面に基づいて説明する。この発明に係る無端ベルト１は、図１に示されるように、後述する樹脂組成物で環状に形成されて成る。無端ベルト１は、図１に示されるように、単層構造とされているが、二以上の層を積層した多層構造とされてもよい。無端ベルト１の厚さは、特に限定されないが、通常、例えば、０．０３〜１ｍｍであるのが好ましく、０．０５〜０．２ｍｍであるのがより好ましく、０．０７〜０．１４ｍｍ程度であるのが特に好ましい。無端ベルト１の厚さが０．０３ｍｍ未満であると、無端ベルト１の機械的強度が低下することがあり、一方、１ｍｍを超えると、無端ベルト１の可撓性が低下し、耐久性に劣ることがある。無端ベルト１は、張架される複数のローラ間隔等に応じて、所望の内径及び外径、並びに、所望の幅となるように、形成される。
【００１４】
この無端ベルト１は、４ＭＰａの応力をかけてから１００時間後における引張歪率が、応力初期における引張歪率よりも小さいという特性を有する。ここで、通常、無端ベルト１における延伸は、長期間にわたって支持ローラに張架された状態で、画像形成装置に配設されるから、応力初期の引張歪率よりも長期間経過後の引張歪率で評価するのが、実情にかなっている。この発明においては、応力をかけてから１００時間後の引張歪率で評価する。
【００１５】
無端ベルト１が、応力初期における引張歪率よりも小さい前記１００時間後における引張歪率を有すると、複数の支持ローラに所定の張力で張架されて、その周方向に延伸しても、支持ローラに張架された状態が長期間にわたると、周方向の延伸量が小さくなり、次第に、所定の張力で支持ローラに張架された状態を実現することができる。したがって、このような特性を有する無端ベルト１によれば、画像形成装置に配設されたときに、形成される画像の色ずれ、画像ずれ等を防止することができ、高品質及び高解像度の画像を長期間にわたって形成することができる。高品質及び高解像度の画像をより長期間にわたって形成することができる点で、１００時間後における引張歪率は、応力初期における引張歪率に対して７０％以下の値であるのが好ましく、５０％以下の値であるのがより好ましく、２５％以下の値であるのがさらに好ましく、１５％以下の値であるのが特に好ましい。
【００１６】
ここで、応力をかけてから１００時間後における引張歪率は、所定の応力をかけてから１００時間経過後に測定した引張歪率であり、応力初期における引張歪率は、上記所定の応力をかけてから１分後に測定した引張歪率である。
【００１７】
引張歪率は、次のようにして、測定する。まず、幅２５ｍｍ及び厚さ０．１ｍｍの無端ベルトを準備する。又は、この大きさを有する無端ベルトを準備することができないときは、幅２５ｍｍ及び厚さ０．１ｍｍに換算した無端ベルトにかかる応力が４ＭＰａとなるように、試験体とする無端ベルトの幅及び厚さを考慮して、この無端ベルトにかける応力を算出する。次いで、４０℃の環境下、標線間距離５０ｍｍとし、無端ベルトに、４ＭＰａの応力、又は、算出した応力をかけて、無端ベルトにかかる応力を４ＭＰａに調整し、前記応力をかけてから、１分後（応力初期）及び１００時間後に、引張歪率を測定する。前記条件以外は、ＪＩＳ Ｋ７１１５に記載された方法・条件に準拠する。なお、引張歪率の測定は、無端ベルトからその周方向に切り出した試験片を用いて測定することもできる。
【００１８】
無端ベルト１は、１００時間後における引張歪率が０．３％以下であるのが好ましい。１００時間後における引張歪率が０．３％以下であると、支持ローラに張架された無端ベルト１の延伸量を１００時間後にほぼ相殺することができ、所定の張力で支持ローラに張架された状態を実現することができる。所定の張力で支持ローラに張架された状態をより確実に実現することができる点で、１００時間後における引張歪率は、０．２％以下であるのがより好ましく、０．１％以下であるのがさらに好ましく、０．０５％以下であるのが特に好ましい。１００時間後における引張歪率の下限は、究極的には０％であるが、実質的には、例えば、０．００１％程度である。
【００１９】
無端ベルト１は、また、４ＭＰａの応力をかけてから１００時間後における引張クリープ弾性率が、応力初期における引張クリープ弾性率よりも大きいという特性を有するのが好ましい。
【００２０】
無端ベルト１が、応力初期における引張クリープ弾性率よりも大きい前記１００時間後における引張クリープ弾性率を有すると、複数の支持ローラに所定の張力で張架されて、その周方向に延伸しても、支持ローラに張架された状態が長期間にわたると、周方向の延伸量が小さくなり、次第に、所定の張力で支持ローラに張架された状態を実現することができる。したがって、このような特性を有する無端ベルト１によれば、画像形成装置に配設されたときに、形成される画像の色ずれ、画像ずれ等をより効果的に防止することができ、高品質及び高解像度の画像を長期間にわたって形成することができる。高品質及び高解像度の画像をより長期間にわたって形成することができる点で、１００時間後における引張クリープ弾性率は、応力初期における引張クリープ弾性率に対して、１．２倍以上であるのが好ましく、４倍以上であるのがより好ましく、７倍以上であるのが特に好ましい。１００時間後における引張クリープ弾性率の上限は、特に限定されず、例えば、応力初期における引張クリープ弾性率に対して２０倍程度である。
【００２１】
ここで、応力初期における引張クリープ弾性率は、上記所定の応力をかけてから１分後に測定した引張クリープ弾性率である。引張クリープ弾性率は、引張歪率と同様にして測定する。
【００２２】
無端ベルト１は、１００時間後における引張クリープ弾性率が１，０００ＭＰａ以上であるのが好ましい。１００時間後における引張クリープ弾性率が１，０００ＭＰａ以上であると、支持ローラに張架された無端ベルト１の延伸量を１００時間後にほぼ相殺することができ、所定の張力で支持ローラに張架された状態を実現することができる。この効果をより一層高めることができる点で、１００時間後における引張クリープ弾性率は、４，０００ＭＰａ以上であるのがより好ましく、５，０００ＭＰａ以上であるのが特に好ましい。１００時間後における引張クリープ弾性率の上限は、特に限定されず、例えば、２０，０００ＭＰａ程度である。
【００２３】
無端ベルト１は、応力初期における引張クリープ弾性率が１，０００ＭＰａ以下であるのが好ましい。応力初期における引張クリープ弾性率が１，０００ＭＰａ以下であると、応力初期においても、無端ベルト１の延伸量を小さくすることができ、その結果、１００時間後における引張歪率及び引張クリープ弾性率を前記所望の値に容易に調整することができる。応力初期における引張クリープ弾性率は、９００ＭＰａ以下であるのがより好ましく、８５０ＭＰａ以下であるのがさらに好ましく、８００ＭＰａ以下であるのが特に好ましい。応力初期における引張クリープ弾性率の下限は、無端ベルト１が延伸することによって、支持ローラに張架されたときに張力が低下することを防止することができ、また、無端ベルト１が空走（空転）することを防止することができる点で、６５０ＭＰａであるのが好ましく、７００ＭＰａであるのがより好ましく、７５０ＭＰａであるのが特に好ましい。
【００２４】
無端ベルト１は、溶媒残留量が０．６５質量％以下であるのが、前記引張歪率の特性を実現することができる点で、好ましい。前記引張歪率の特性を容易に実現することができる点で、溶媒残留量は０．５質量％以下であるのがより好ましく、０．３質量％以下であるのがさらに好ましく、０．１質量％以下であるのが特に好ましい。無端ベルト１の残留溶媒量は、無端ベルト１から切り出した試料を、エタノール等に所定時間浸漬して、無端ベルト１内の残留溶媒を抽出し、ガスクロマトグラフィー−質量分析法（ＧＣ−ＭＳ）により測定することができる。
【００２５】
前記特性を有する無端ベルト１は、樹脂組成物を成形して成る。樹脂組成物は、ある程度の強度を有し、繰返し変形に耐える可撓性に富む樹脂単体又は複数種類の樹脂を含有してなる樹脂組成物であるのがよく、このような樹脂組成物に含有される樹脂としては、例えば、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、アラミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、架橋型ポリエステル樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、エポキシ樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、前記引張歪率の特性を実現することができる点で、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂が好ましく、ポリアミドイミド樹脂がより好ましく、特に、芳香族ポリアミドイミド樹脂が、前記引張歪率の特性を容易に実現することができるうえ、強度、可撓性、寸法安定性及び耐熱性等の機械的特性がバランスよく優れている点で、好ましい。
【００２６】
前記芳香族ポリアミドイミド樹脂は、トリカルボン酸無水物とジイソシアネート化合物とを反応させるジイソシアネート法により製造することができ、原料の入手、反応性及び副生成物が少ない等の点で優れている。ジイソシアネート法で製造される芳香族ポリアミドイミド樹脂の他にも、重縮合反応を好適に進めることができるのであれば、ジイソシアネート化合物に代えてジアミン化合物を用いて製造される芳香族ポリアミドイミド樹脂も、好ましい。ジアミン化合物を用いて得られる芳香族ポリアミドイミド樹脂は、ヤング率が高く、無端ベルト１を形成する樹脂組成物に含まれる樹脂として好適である。また、トリカルボン酸無水物の一部をテトラカルボン酸二無水物に代えてイミド結合を増加させた芳香族ポリアミドイミド樹脂は、耐湿性に優れている。芳香族ポリアミドイミド樹脂は、適宜の溶媒中で、常圧下、及び、常温下又は加熱下で反応させることにより、容易に合成することができる。
【００２７】
前記トリカルボン酸無水物としては、芳香族トリカルボン酸無水物が好ましく、例えば、トリメリット酸無水物、３，４，４’−ジフェニルエーテルトリカルボン酸無水物、３，４，４’−ベンゾフェノントリカルボン酸無水物、２，３，５−ピリジントリカルボン酸無水物、ナフタレントリカルボン酸無水物、及びこれらの誘導体等が挙げられる。これらの酸無水物は１種単独で又は２種以上を混合して用いることができる。
【００２８】
トリカルボン酸無水物の一部に代えて用いられるテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−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、２，２’−ビス（３，４−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）スルホン酸二無水物、ペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、エチレンテトラカルボン酸二無水物、及びこれらの誘導体等が挙げられる。これらのテトラカルボン酸二無水物は１種単独で又は２種以上を混合して用いることができる。
【００２９】
前記ジイソシアネート化合物としては、芳香族ジイソシアネート化合物を好ましく挙げることができる。また、ジイソシアネート化合物として、芳香族ジイソシアネート化合物と共に、又は芳香族ジイソシアネート化合物に代えて、脂肪族ジイソシアネート化合物及び／又は脂環式ジイソシアネート化合物を、又はこれらの誘導体であるアミン類を使用することもできる。
【００３０】
芳香族ジイソシアネート化合物として、例えば、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、４，４’−ジイソシアネートジフェニルエーテル、４，４’−ジイソシアネートジフェニルスルホン、４，４’−ジイソシアネートビフェニル、３，３’−ジメチル−４，４’−ジイソシアネートビフェニル、２，４−トルエンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等が挙げられる。また、これらの芳香族ジイソシアネート化合物の誘導体であるジアミン類も原料として利用できる。脂肪族ジイソシアネート化合物としては、例えば、エチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。脂環式ジイソシアネート化合物としては、例えば、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、１，３−シクロヘキサ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等が挙げられる。これらのジイソシアネート化合物の中でも、無端ベルト１の耐熱性、機械的特性及び溶解性等を考慮すると、使用する全ジイソシアネート化合物中の６０質量％以上、好ましくは７０質量％以上を、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、２，４−トルエンジイソシアネート、３，３’−ジメチル−４，４’−ジイソシアネートビフェニル、イソホロンジイソシアネート又はこれらの誘導体であるジアミン類とすることが好ましい。さらに、無端ベルト１の寸法安定性を考慮すると、使用する全ジイソシアネート化合物中の７０質量％以上をジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート又はこの誘導体である４，４’−ジアミノジフェニルメタンとすることがより好ましい。
【００３１】
芳香族ポリアミドイミド樹脂を合成する重縮合反応に使用される溶媒としては、溶解性の点で極性溶媒が好ましく、反応性を考慮すると非プロトン性極性溶媒が特に好ましい。非プロトン性極性溶媒として、例えば、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミド類が挙げられ、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミド類としては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、及び、Ｎ，Ｎ−ジメチルメトキシアセトアミド等が挙げられる。また、極性溶媒として、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ピリジン、ジメチルスルホキシド、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホン等も好ましい。これらの溶媒は、１種単独で又は２種以上を混合して用いることができる。
【００３２】
樹脂組成物は、例えば、転写搬送ベルト等のように、ある程度の導電性が要求される場合には、導電性付与剤が添加され、導電性樹脂組成物とされる。導電性樹脂組成物に含有される導電性付与剤としては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等の各種カーボンブラック、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛等の黒鉛粉末、金属又は合金等からなる針状、球状、板状及び不定形等の粉末、セラミックス粉末、表面が金属メッキされた各種粒子等が挙げられる。これらの中でも、カーボンブラックが、粒径、導電性及び樹脂との親和性等がバランスよく優れている点で、好ましい。また、カーボンブラックは、樹脂との親和性が向上する点で、酸化処理により、カルボキシ基、ヒドロキシ基等を付加した酸化処理カーボンブラックがより好ましく、ｐＨ６以下の酸化処理カーボンブラックも好ましい。この導電性付与剤は、球状又は不定形であるのが好ましく、そのサイズは０．０１〜１０μｍ程度であるのが好ましい。
【００３３】
導電性付与剤の添加量は、導電性付与剤の導電性及び粒径、並びに、無端ベルト１に要求される導電性等により、適宜調整すればよいが、通常、樹脂組成物と溶媒と導電性付与剤との合計１００質量％に対して、１〜２５質量％であるのが好ましく、５〜２０質量％であるのがより好ましい。導電性付与剤の添加量が１質量％より少ないと、発現する導電性が小さいことがあり、一方、導電性付与剤の添加量が２５質量％を超えると、無端ベルト１の機械的強度が低下することがある。導電性付与剤を樹脂に分散させるには、公知の方法を適宜選択することができ、公知の方法として、例えば、ミキシングロール、加圧式ニーダ、押出機、三本ロール、ホモジナイザー、ボールミル及びビーズミル等を用いた混合方法が挙げられる。要求される導電性は、例えば、体積抵抗値が１０１１Ω・ｃｍである。
【００３４】
樹脂組成物及び導電性樹脂組成物は、この発明の目的を阻害しない限り、前記樹脂又は前記樹脂及び導電性付与剤に加えて、他の成分を含有してもよい。他の成分としては、例えば、シリコーン系化合物、フッ素系有機化合物、カップリング剤、滑剤、酸化防止剤、可塑剤、着色剤、帯電防止剤、老化防止剤、補強性充填材、反応助剤、反応抑制剤等の各種添加剤、他の樹脂及び溶媒等が挙げられる。
【００３５】
次に、本発明に係る無端ベルト１の製造方法を説明する。無端ベルト１を製造するには、まず、前記樹脂組成物を、公知の成形方法によって、環状に成形する。例えば、無端ベルト１を形成する樹脂組成物に含有される樹脂として熱可塑性樹脂を選択した場合には、遠心成形、押出成形、射出成形等により、一方、樹脂として熱硬化性樹脂を選択した場合には、遠心成形、ＲＩＭ成形等により、無端ベルト１を成形することができる。これらの成形方法の中でも、材料を問わずに適用可能であり、かつ厚さ精度に優れる等の点で、遠心成形が好ましい。
【００３６】
無端ベルト１を遠心成形によって成形する場合には、無端ベルト１を形成する樹脂組成物は、その成形時の粘度を５０，０００ｍＰａ・ｓ以下に調整するのが好ましい。粘度が５０，０００ｍＰａ・ｓを超えると、厚さの均一な無端ベルト１を製造するのが困難になることがある。樹脂組成物の粘度の下限については、特に限定されるものではないが、１０ｍＰａ・ｓ以上であるのが好ましい。樹脂組成物の粘度が上記範囲を外れる場合は、前記溶媒の添加量等を調節することにより、樹脂組成物の粘度を前記範囲内に調整することができる。溶媒としては、前記芳香族ポリアミドイミド樹脂を合成する重縮合反応に使用される溶媒が挙げられる。
【００３７】
遠心成形によると、溶媒を含有することにより流動性を発現した樹脂組成物を円筒形の金型に注入し、金型を回転させて遠心力で金型内周面に樹脂組成物の層を均一に展開し、樹脂組成物の層から溶媒を乾燥除去して、無端ベルト基体が製造される。金型は各種金属管を用いることができる。好適な金型としては、金型の内周面は鏡面研磨されており、鏡面となった内周面はフッ素樹脂やシリコーン樹脂等の離型剤により離型処理され、形成した無端ベルトが内周面から容易に脱型できるようにされた金属管を挙げることができる。
【００３８】
なお、樹脂組成物に含まれる樹脂としてポリアミドイミド樹脂を選択する場合には、上述した遠心成形による他に、ポリアミドイミド樹脂の原料であるトリカルボン酸無水物とジイソシアネート化合物とが一部重合したポリアミド酸の溶液を、金型の内周面や外周面に浸漬方式、遠心方式、塗布方式等によってコートし、又は前記ポリアミド酸の溶液を注形型に充填する等の適宜な方式で筒状に展開し、その展開層を乾燥製膜してベルト形に成形し、その成形物を加熱処理してポリアミド酸をイミドに転化して型より回収する公知の方法（特開昭６１−９５３６１号公報、特開昭６４−２２５１４号公報、特開平３−１８０３０９号公報等）等により、無端ベルト１を製造することもできる。
【００３９】
金型内周面に展開された樹脂組成物の層から溶媒を除去して、無端ベルト基体が製造される。ここで、除去される溶媒は、金型内周面に展開された樹脂組成物の層に含有された溶媒であり、例えば、樹脂組成物の粘度を調整する際に使用される溶媒の他に、前記芳香族ポリアミドイミド樹脂を合成する際に使用される溶媒等が挙げられる。金型内周面に展開された樹脂組成物の層から溶媒を除去する処理として、加熱処理を挙げることができるが、溶媒を高度に除去するには、以下の一次溶媒除去工程及び二次溶媒除去工程からなる溶媒除去処理を行うのが好ましい。
【００４０】
前記一次溶媒除去工程は、金型を回転して金型内周面に展開された樹脂組成物の層から溶媒を除去しつつ成形して、樹脂組成物の層をフィルム状成形体とする。一次溶媒除去工程は、金型を回転したまま５〜６０分間、４０〜１５０℃の熱風を金型内に通過させることにより、溶媒が除去される。熱風温度が１５０℃を超えると、及び／又は、加熱時間が６０分を超えると、成形されるフィルム状成形体が酸化されることがある。
【００４１】
二次溶媒除去工程は、一次溶媒除去工程で成形されたフィルム状成形体を金型ごと遠心成形機から取り出し、金型ごと加熱して、フィルム状成形体から溶媒を高度に除去し、無端ベルト基体とする。例えば、熱風乾燥器、オーブン等の加熱器を用いる場合には、フィルム状成形体を金型ごと、２００〜３００℃で１〜３時間加熱すればよく、また、過熱水蒸気炉を用いる場合には、フィルム状成形体を金型ごと、２００〜３００℃の過熱水蒸気で、０．５〜１時間加熱すればよい。このようにして、フィルム状成形体中の溶媒を高度に除去することができる。
【００４２】
二次溶媒除去工程において、加熱雰囲気は、その酸素濃度を５％以下に保つのが、フィルム状成形体及び／又は無端ベルト基体を酸化させることがなく、前記引張歪率の特性を実現することができる点で、好ましい。前記引張歪率の特性を容易に実現することができる点で、酸素濃度は３％以下であるのがより好ましく、１％以下であるのが特に好ましい。加熱雰囲気の酸素濃度を５％以下に保つには、酸素を含有しないガス又は酸素含有量が少ないガス、例えば、過熱水蒸気、窒素ガス、希ガス等の不活性ガス等で、加熱装置内部を置換すればよい。なお、熱風乾燥器を用いる場合には、噴射される熱風を前記不活性ガス等にすることもできる。酸素濃度は、公知の酸素濃度計、例えば、「直接挿入形一体型ジルコニア式酸素濃度計／高温湿度計、ＺＲ２０２Ｇ」等（横河電機株式会社製）によって、測定することができる。
【００４３】
このようにしてフィルム状成形体から溶媒を高度に除去した後、無端ベルト基体を取り出し、放冷する。なお、金型ごと無端ベルト基体を放冷すると、金型と無端ベルト基体との熱膨張率の差により、樹脂組成物でできた無端ベルト基体を脱型することができる。脱型した円筒状の無端ベルト基体の両側端部を除去し、所定幅に裁断して、無端ベルト１が製造される。
【００４４】
このようにして製造される無端ベルト１は、４ＭＰａの応力をかけてから１００時間後における引張歪率が、応力初期における引張歪率よりも小さいという特性を有するから、複数の支持ローラに長期間にわたって張架されると、無端ベルト１の延伸量が徐々に小さくなって、複数の支持ローラに所定の張力で張架された状態になり、その結果、高品質の画像を長期間にわたって形成することができる。
【００４５】
無端ベルト１は、その内周面の少なくとも一側部に、周方向に延在して成るガイド部材を備えていてもよい。ガイド部材は、無端ベルト１が蛇行及び／又は波打ち走行をすることなく走行するように、無端ベルト１を案内する。ガイド部材は、通常、二軸延伸ポリエステル樹脂等の高弾性率材料等によって、桿状、軌条状、帯状等の細長い形状に形成され、接着剤又は両面テープ等で、無端ベルト１に接着される。
【００４６】
この発明に係る無端ベルト１は、各種画像形成装置の像担持体基体用、現像用、転写体搬送用、定着用等の用途に使用することができる。この無端ベルト１を転写搬送ベルトとして組み込んだ現像装置を図２に示す。なお、この無端ベルト１は、転写搬送ベルト３０として、複数の支持ローラ５に張架されている。
【００４７】
画像形成装置１０は、図２に示されるように、各色の現像ユニットに装備された複数の像担持体１１を転写搬送ベルト３０上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置であり、したがって、現像ユニットＢＫ、Ｃ、Ｍ及びＹが転写搬送ベルト３０上に直列に配置されている。これらの現像ユニットはそれぞれ、静電潜像が形成される回転可能な像担持体１１と、像担持体１１に当接して又は所定の間隔を置いて設けられ、像担持体１１を帯電させる帯電手段１２と、像担持体１１の上方に設けられ、像担持体１１に静電潜像を形成する露光手段１３と、像担持体１１に当接して又は所定の間隔を置いて設けられ、像担持体１１に一定の層厚で現像剤２２を供給し、静電潜像を現像する現像手段２０と、像担持体１１の下方に転写搬送ベルト３０を介して圧接するように設けられ、像担持体１１から転写搬送ベルト３０で搬送される転写体１６上に現像された静電潜像を転写する転写手段１４と、転写体１６に転写されず像担持体１１に残留した現像剤２２等を除去するクリーニング手段１５とを備えている。
【００４８】
前記像担持体１１、前記帯電手段１２、前記露光手段１３、前記転写手段１４及び前記クリーニング手段１５は、従来公知のものを適宜選択して使用することができる。例えば、像担持体１１としては、例えば、有機系、アモルファスシリコン、Ｓｅ系合金等で形成された感光層が表面に設けられた、円筒体又はベルト体等が挙げられ、前記帯電手段１２及び前記転写手段１４としては、接触型帯電器、スコロトロン帯電器及びコロトロン帯電器等が挙げられ、前記露光手段１３としては、半導体レーザ光、発光ダイオード光等の光源又は光源とポリゴンミラーとを備えた光学系機器等が挙げられ、前記クリーニング手段１７としては、ブレード、ローラ等が挙げられる。
【００４９】
前記現像手段２０は、図２に示されるように、像担持体１１に対向する位置に開口部を有し、現像剤２２を収納する現像剤収納部２１と、現像剤収納部２１の開口部に、像担持体１１に当接して又は所定の間隔を置いて設けられ、像担持体１１に現像剤２２を一定の層厚で現像剤２２を供給する回転可能な現像剤担持体２３と、現像剤担持体２３の上方に設けられ、現像剤担持体２３に当接して現像剤２２の層厚を規制すると共に、摩擦帯電により現像剤２２を帯電させる現像剤規制部材２４とを備えている。
【００５０】
前記現像剤２２は、摩擦により帯電可能で、転写体１６に定着可能な現像剤であれば、乾式現像剤でも湿式現像剤でもよく、また、非磁性現像剤でも磁性現像剤でもよい。現像ユニットＢＫ、Ｃ、Ｍ及びＹはそれぞれ、現像剤収納部２１内に、黒色現像剤、シアン現像剤、マゼンタ現像剤及び黄色現像剤が収納されている。前記現像剤担持体２３及び前記現像剤規制部材２４は、従来公知の現像剤担持体及び現像剤規制部材であればよく、例えば、前記現像剤担持体２３としては、導電性又は半導電性の樹脂層を有するローラ等が挙げられ、前記現像剤規制部材２４としては、樹脂製ブレード又は金属製ブレード等を用いることができる。
【００５１】
図２に示されるように、現像ユニットＢＫ、Ｃ、Ｍ及びＹにおける像担持体１１と転写手段１４とは、二本の支持ローラ５に張架された転写搬送ベルト３０を介して、当接している。そして、転写体１６は、転写搬送ベルト３０により、像担持体１１と転写手段１４との当接部を通過するように、搬送される。この転写搬送ベルト３０は転写体１６を搬送すると共に、転写手段１４と協働して像担持体１１に現像された静電潜像を転写する。
【００５２】
図２に示されるように、画像形成装置１０の底部には、転写体１６として複数枚の転写紙を積層収容してなるカセット３１が設置されており、カセット３１内の転写紙は給紙ローラ等によって１枚ずつ送り出されて、転写搬送ベルト３０上に搬送される。
【００５３】
図２に示されるように、画像形成装置１０における転写体１６の搬送方向下流には、転写体１６に転写された現像剤２２（静電潜像）を定着させる定着手段３２が配置されている。前記定着手段３２は、従来公知の定着手段であればよく、例えば、熱ローラ定着器、オーブン定着器等の加熱定着器、圧力定着器、及び、定着ベルトを備えた定着器等を用いることができる。
【００５４】
画像形成装置１０は、次にように作用する。まず、現像ユニットＢＫの像担持体１１が、帯電手段１２により一様に帯電され、露光手段１３により画像が露光されて、像担持体１１の表面に静電潜像が形成される。一方、現像手段２０において、現像剤担持体２３及び現像剤規制部材２４により、黒色現像剤２２が所望の層厚に規制され、所望のように帯電される。そして、この黒色現像剤２２が現像剤担持体２３から像担持体１１に供給され、像担持体１１に形成された静電潜像が現像されて、現像剤像として可視化される。次いで、この現像剤像が、像担持体１１と転写手段１４との間に転写搬送ベルト３０により搬送される転写体１６上に、転写される。このようにして、現像剤像が転写紙１６上に黒像に顕像化される。
【００５５】
次いで、現像ユニットＢＫと同様にして、現像ユニットＣ、Ｍ及びＹによって、現像剤像が黒像に顕像化された転写紙１６に、それぞれシアン像、マゼンタ像及び黄色像が重畳され、カラー像が顕像化される。このとき、転写搬送ベルト３０として、この発明に係る無端ベルト１を用いているから、転写搬送ベルト３０が蛇行走行及び波打ち走行することを所望のように防止することができ、転写紙１６上に顕像化された黒像に、シアン像、マゼンタ像及び黄色像が正確な位置に重畳される。その結果、画像形成装置１０によれば、色ムラ及び画像ズレ等を長期間にわたって効果的に防止することができ、高品質の画像を形成することができる。
【００５６】
次いで、カラー像が顕像化された転写体１６は、定着手段３２に搬送され、定着手段３２によりカラー像が永久画像として転写体１６に定着される。このようにして、転写体１６にカラー画像を形成することができる。
【００５７】
画像形成装置１０によれば、長期間にわたって、黒像、シアン像、マゼンタ像及び黄色像を正確な位置に重畳することができるから、色ムラ及び画像ズレ等を長期間にわたって所望のように防止することができ、高品質かつ高解像度の画像を形成することができる。
【００５８】
なお、この発明に係る無端ベルト１を、前記像担持体１１と同様の役割を担う転写ベルト（感光ベルトとも称することがある。）、像担持体１１で顕像化された現像剤像が一旦転写（一次転写）され、次いで、転写体１６に転写（二次転写）されて、転写体に画像を転写する際に、一次転写体として使用される中間転写ベルト、転写体１６を搬送する搬送ベルト、定着器に使用される定着ベルト及び前記現像剤担持体と同様の役割を担う現像ベルトとして、画像形成装置に組み込んでも、転写搬送ベルトの場合と同様に、画像形成装置１０によって、高品質かつ高解像度の画像を形成することができる。
【００５９】
画像形成装置１０は、電子写真方式の画像形成装置とされているが、この発明において、画像形成装置１０は、電子写真方式には限定されず、例えば、静電方式の画像形成装置であってもよい。また、画像形成装置１０は、各色の現像ユニットを備えた複数の像担持体を転写搬送ベルト上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置とされているが、画像形成装置は、単一の現像ユニットを備えたモノクロ画像形成装置であっても、像担持体上に担持された現像剤像を無端ベルトに順次一次転写を繰り返す４サイクル型カラー画像形成装置等であってもよい。画像形成装置１０は、例えば、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置とされる。
【実施例】
【００６０】
（実施例１）
反応容器内で、当量のトリメリット酸無水物と４，４’−ジアミノジフェニルメタンとをＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドに溶解し、これを加熱して、固形分濃度（実質的全閉環のポリアミドイミド）２８質量％の芳香族ポリアイミドイミド溶液を得た。この溶液に、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドをさらに加え、固形分濃度１５質量％、固形分の比重１．２のポリアミドイミド溶液を調製した。得られたポリアミドイミド溶液に酸化処理カーボンブラック（商品名「プリンテックス１５０Ｔ」、Ｄｅｇｕｓｓａ社製、ｐＨ５．８、揮発分１０．０％）をポリアミドイミド溶液と酸化処理カーボンブラックとの合計１００質量％に対して１０質量％となるように配合し、ポットミルで２４時間混合分散して、導電性樹脂組成物を調製した。成形に使用する金型は、内径２２６ｍｍ、外径２４６ｍｍ、長さ４００ｍｍの大きさを有し、金型内面はポリッシングにより鏡面研磨されている。次いで、金型両端の開口部に、リング状の蓋（内径１７０ｍｍ、外径２５０ｍｍ）をそれぞれ嵌合して、金型を閉塞し、導電性樹脂組成物を１，０００ｒｐｍの速度で回転する金型内周に１９０ｇ注入した。次いで、金型を同速度で回転させて金型内周面に導電性樹脂組成物の層を均一に展開した。次いで、金型を同速度で回転させつつ、熱風乾燥機により金型周囲の温度を８０℃に保ち、この状態を３０分間保持し、フィルム状成形体を成形した。その後、金型の回転を停止し、金型ごと２５０℃のオーブンに２時間投入して、二次溶媒除去工程を行い、無端ベルト基体を得た。なお、二次溶媒除去工程は酸素濃度が５％の雰囲気下で行った（酸素濃度は、「直接挿入形一体型ジルコニア式酸素濃度計／高温湿度計、ＺＲ２０２Ｇ」（横河電機株式会社製）を用いて測定した。）。次いで、金型を放置して室温まで冷却し、金型と無端ベルト基体との熱膨張差を利用して、この無端ベルト基体を金型から脱型した。次いで、脱型した無端ベルト基体における両端部をそれぞれカットして２４０ｍｍの幅とし、内径２２６ｍｍ、厚さ１００μｍの無端ベルト１Ａを作製した。
【００６１】
（実施例２）
二次溶媒除去工程を、酸素濃度が５％の雰囲気（酸素濃度は、「直接挿入形一体型ジルコニア式酸素濃度計／高温湿度計、ＺＲ２０２Ｇ」（横河電機株式会社製）を用いて測定した。）において、２５０℃の過熱水蒸気で、１時間乾燥した以外は、実施例１と同様にして、無端ベルト１Ｂを作製した。
（実施例３）
二次溶媒除去工程を、酸素濃度が５％の雰囲気（酸素濃度は、「直接挿入形一体型ジルコニア式酸素濃度計／高温湿度計、ＺＲ２０２Ｇ」（横河電機株式会社製）を用いて測定した。）において、２３０℃のオーブンで、２時間乾燥した以外は、実施例１と同様にして、無端ベルト１Ｃを作製した。
（実施例４）
二次溶媒除去工程を、酸素濃度が５％の雰囲気（酸素濃度は、「直接挿入形一体型ジルコニア式酸素濃度計／高温湿度計、ＺＲ２０２Ｇ」（横河電機株式会社製）を用いて測定した。）において、２００℃のオーブンで、２時間乾燥した以外は、実施例１と同様にして、無端ベルト１Ｄを作製した。
【００６２】
（比較例１）
二次溶媒除去工程を行わなかったこと以外は、実施例１と同様にして、無端ベルト１Ｅを作製した。
（比較例２）
ポリカーボネート樹脂（商品名「ＡＣ３０１０」、出光石油化学株式会社製）１００質量部と酸化処理カーボンブラック（商品名「プリンテックス１５０Ｔ」、Ｄｅｇｕｓｓａ社製）１０質量部とを２軸押出機（商品名「ラボプラストミル」、東洋精機株式会社製）を用いて２５０℃で溶融混練することにより、厚さ１５０μｍの無端ベルト１Ｆを作製した。
（比較例３）
ＥＴＦＥ（エチレン／テトラフルオロエチレン＝４８／５２（モル比））１００質量部と酸化処理カーボンブラック（商品名「プリンテックス１５０Ｔ」、Ｄｅｇｕｓｓａ社製）１０質量部とをヘンシェルミキサーにより３０℃で混合したのち、前記２軸押出機にて３００℃で溶融混練して押し出し、厚さ１５０μｍの無端ベルト１Ｇを作製した。
【００６３】
作製した無端ベルト１Ａ〜１Ｇそれぞれから、その周方向に、幅２５ｍｍ、長さ１０ｍｍの大きさに試験体を切り出した。次いで、クリープ試験機（商品名「Ｃ２００」、東洋精機株式会社製）を用いて、４０℃の環境下、標線間距離を５０ｍｍとし、４ＭＰａの応力を各試験片にかけてから、１分後（応力初期）及び１００時間後に、ＪＩＳ Ｋ７１１５に記載された方法・条件に準拠して、引張歪率及び引張クリープ弾性率を測定した。実施例及び比較例における測定条件及び測定結果を表１に示す。
【００６４】
また、作製した１Ａ〜１Ｅそれぞれから１片が５０ｍｇの試験片を３試験体切り出し、この試験片をそれぞれ、エタノール２０ｍＬ中に６０℃２４時間浸漬させた。エタノール溶液中のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド残留量をガスクロマトグラフィー−質量分析法（ＧＣ−ＭＳ）により測定した。測定に際しては、事前にエタノール中にＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１００ｐｐｍ及び１０００ｐｐｍを含有させた標準液中のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド量をあらかじめ測定し検量線を得ておく。その結果を表１に示す。なお、無端ベルトＦ及びＧは溶媒を含んでいないので、残留溶媒量の測定を行わなかった。
【００６５】
【表１】
【００６６】
次いで、無端ベルト１Ａ〜１Ｇそれぞれを、図２に示されるタンデム方式のカラープリンタ１０（株式会社沖データ製、商品名「ＭｉｃｒｏＬｉｎｅ ９０５５ｃ」）における転写搬送ベルト３０として組み込んだ。無端ベルト１Ａ〜１Ｇそれぞれを転写搬送ベルト３０として組み込んで、１００時間程度経過した後に、Ａ４用紙を横２１枚／分印刷する速度で、１万枚印刷した。このようにして印刷した１万枚のＡ４用紙を、１，０００枚ごとに取り出し、印刷された画像を確認した。その結果、無端ベルト１Ａ〜１Ｄでは、いずれのＡ４用紙にも画像ズレは認められず、高品質かつ高解像度で画像が形成されていたのに対して、無端ベルト１Ｅ〜１Ｇでは、いずれも初期から画像ズレが生じ、また、印刷枚数が増えるにつれて画像ズレが生じ、品質の悪い画像が形成された。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１は、この発明の一実施例である無端ベルトを示す概略斜視図である。
【図２】図２は、この発明の一実施例であるタンデム型カラー画像形成装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 無端ベルト
１０ 画像形成装置
１１ 像担持体
１２ 帯電手段
１３ 露光手段
１４ 転写手段
１５ クリーニング手段
１６ 転写体
２０ 現像手段
２１ 現像剤収納部
２２ 現像剤
２３ 現像剤担持体
２４ 現像剤規制部材
３０ 転写搬送ベルト
３１ カセット
３２ 定着手段
ＢＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙ 現像ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無端ベルト及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、長期間にわたって高品質の画像を形成することのできる無端ベルト及びこの無端ベルトを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置には、金属製ドラム体又は弾性ローラに代えて、又は、これらに加えて、熱可塑性樹脂等によって形成された無端ベルトが用いられる。このような無端ベルトとしては、例えば、転写ベルト、中間転写ベルト、転写搬送ベルト、搬送ベルト、定着ベルト及び現像ベルト等が挙げられる。これらの無端ベルトは、通常、複数の支持ローラに張架されて、常に、張力がかけられた状態で無限軌道上を走行する。
【０００３】
ところが、従来の無端ベルトは、複数の支持ローラに張架されると、延伸することがある。例えば、フッ素樹脂にカーボンブラックを配合してなるところの、初期弾性率が小さい樹脂組成物で形成されたフッ素樹脂製無端ベルトは、支持ローラに張架されると、早期に周方向に延伸してしまう。加えて、無端ベルトは、通常、長期間にわたって支持ローラに張架された状態にあるから、このフッ素樹脂製無端ベルトは、早期に延伸しているにもかかわらず、張架されつづけると、延伸量が徐々に大きくなる。一方、ポリカーボネート樹脂にカーボンブラックを配合してなるところの、初期弾性率が比較的大きい樹脂組成物で形成されたポリカーボネート樹脂製無端ベルトは、支持ローラに張架されても、早期に周方向に延伸することは少ないが、長期間にわたって支持ローラに張架された状態においては、弾性率が次第に小さくなり、徐々に周方向に延伸してしまう。
【０００４】
画像形成装置等に配設された無端ベルトが、その周方向に延伸すると、複数の支持ローラに所定の張力で張架された状態を維持することができなくなり、走行する無端ベルトが次第に蛇行し、及び／又は、波打ちするようになる。無端ベルトが蛇行走行及び／又は波打ち走行すると、走行する無端ベルトの位置精度が低下し、例えば、静電潜像が無端ベルトの所定の位置に転写されず、高品質の画像を長期間にわたって形成することができなくなる。特に、複数の着色現像剤を無端ベルトに順次重ね合わせてフルカラー画像を形成するタンデム型カラー画像形成装置等に配設された無端ベルトが、その周方向に延伸すると、無端ベルトに転写される静電潜像が重ね合わされる位置が正確に一致しなくなり、形成される画像の色ずれ、画像ずれ等が顕著になって、高品質の画像を形成することができなくなる。また、無端ベルトが延伸して蛇行及び／又は波打ちが激しくなると、無端ベルトが支持ローラから外れてしまうことがある。
【０００５】
これらの問題を解決しうる無端ベルトとして、例えば、「引張クリープ弾性率が、１００００ｋｇｆ／ｃｍ２以上であることを特徴とする樹脂製のシームレスベルト」（特許文献１参照。）、及び、「クリープ弾性率が１２０ＭＰａ以上であり、かつ周方向の肉厚の最大値と最小値の差が５０μｍ以下であり、なおかつ熱可塑性樹脂からなることを特徴とするベルト部材」（特許文献２参照。）が提案されている。このように、特許文献１及び２のシームレスベルト及びベルト部材は、本来延伸してしまうシームレスベルト及びベルト部材の延伸を抑えることを目的として成された、伸びの少ないシームレスベルト及びベルト部材であるが、例えば、特許文献１のシームレスベルトは、特許文献１の実施例１及び実施例２に示されるように、引張クリープ弾性率（５０℃、１００時間値）が引張初期弾性率（５０℃、１分値）よりも小さいから、このシームレスベルトを支持ローラに所定の張力で長時間にわたって張架すると、シームレスベルトが延伸してしまうことを容易に予想することがきる。
【０００６】
ところが、画像形成装置は、無端ベルトが装着されて組み立てられた後、使用するまでに、長期間にわたって、複数の支持ローラに張架された状態にある。それ故、従来の無端ベルトは、複数の支持ローラに張架されると、その延伸量が小さくても、時間の経過と共に徐々に延伸し、画像形成装置の使用時まで、及び／又は、それ以降長期間にわたって、支持ローラに所定の張力で張架された状態を維持することができないことがある。
【０００７】
したがって、無端ベルトには、画像形成装置に配設され、複数の支持ローラに張架された状態が長期間にわたっても、画像形成装置の使用時に、及び／又は、それ以降長期間にわたって、支持ローラに所定の張力で張架された状態にあることが、高品質の画像を長期間にわたって形成するうえで、求められている。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１１５０６６号公報
【特許文献２】特開２００３−２０６０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明は、前記要求に応えることを目的とし、高品質の画像を長期間にわたって形成することのできる無端ベルト及びこの無端ベルトを備えた画像形成装置を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するための手段として、
請求項１は、４ＭＰａの応力をかけてから１００時間後における引張歪率が、応力初期における引張歪率よりも小さい無端ベルトであり、
請求項２は、前記１００時間後における引張歪率は、０．３％以下である請求項１に記載の無端ベルトであり、
請求項３は、４ＭＰａの応力をかけてから１００時間後における引張クリープ弾性率が、応力初期における引張クリープ弾性率よりも大きい請求項１又は２に記載の無端ベルトであり、
請求項４は、前記１００時間後における引張クリープ弾性率は、１，０００ＭＰａ以上である請求項３に記載の無端ベルトであり、
請求項５は、前記無端ベルトは、ポリアミドイミド樹脂組成物を成形して成る請求項１〜４のいずれか１項に記載の無端ベルトであり、
請求項６は、前記無端ベルトは、導電性付与剤を含む導電性樹脂組成物を成形して成る請求項１〜５のいずれか１項に記載の無端ベルトであり、
請求項７は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の無端ベルトを備えた画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る無端ベルトは、４ＭＰａの応力をかけてから１００時間後における引張歪率が、応力初期における引張歪率よりも小さいから、複数の支持ローラに長期間にわたって張架されると、支持ローラに張架されて早期に延伸した延伸量が徐々に小さくなり、画像形成装置の使用時に、及び／又はそれ以降長期間において、例えば、支持ローラに張架されてから１００時間後には、その延伸量がほぼ相殺され、複数の支持ローラに所定の張力で張架された状態を実現することができる。したがって、この発明によれば、高品質の画像を長期間にわたって形成することのできる無端ベルトを提供することができる。
【００１２】
また、この発明によれば、この発明に係る無端ベルトを備えているから、高品質の画像を長期間にわたって形成することのできる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の一例である無端ベルト１を図面に基づいて説明する。この発明に係る無端ベルト１は、図１に示されるように、後述する樹脂組成物で環状に形成されて成る。無端ベルト１は、図１に示されるように、単層構造とされているが、二以上の層を積層した多層構造とされてもよい。無端ベルト１の厚さは、特に限定されないが、通常、例えば、０．０３〜１ｍｍであるのが好ましく、０．０５〜０．２ｍｍであるのがより好ましく、０．０７〜０．１４ｍｍ程度であるのが特に好ましい。無端ベルト１の厚さが０．０３ｍｍ未満であると、無端ベルト１の機械的強度が低下することがあり、一方、１ｍｍを超えると、無端ベルト１の可撓性が低下し、耐久性に劣ることがある。無端ベルト１は、張架される複数のローラ間隔等に応じて、所望の内径及び外径、並びに、所望の幅となるように、形成される。
【００１４】
この無端ベルト１は、４ＭＰａの応力をかけてから１００時間後における引張歪率が、応力初期における引張歪率よりも小さいという特性を有する。ここで、通常、無端ベルト１における延伸は、長期間にわたって支持ローラに張架された状態で、画像形成装置に配設されるから、応力初期の引張歪率よりも長期間経過後の引張歪率で評価するのが、実情にかなっている。この発明においては、応力をかけてから１００時間後の引張歪率で評価する。
【００１５】
無端ベルト１が、応力初期における引張歪率よりも小さい前記１００時間後における引張歪率を有すると、複数の支持ローラに所定の張力で張架されて、その周方向に延伸しても、支持ローラに張架された状態が長期間にわたると、周方向の延伸量が小さくなり、次第に、所定の張力で支持ローラに張架された状態を実現することができる。したがって、このような特性を有する無端ベルト１によれば、画像形成装置に配設されたときに、形成される画像の色ずれ、画像ずれ等を防止することができ、高品質及び高解像度の画像を長期間にわたって形成することができる。高品質及び高解像度の画像をより長期間にわたって形成することができる点で、１００時間後における引張歪率は、応力初期における引張歪率に対して７０％以下の値であるのが好ましく、５０％以下の値であるのがより好ましく、２５％以下の値であるのがさらに好ましく、１５％以下の値であるのが特に好ましい。
【００１６】
ここで、応力をかけてから１００時間後における引張歪率は、所定の応力をかけてから１００時間経過後に測定した引張歪率であり、応力初期における引張歪率は、上記所定の応力をかけてから１分後に測定した引張歪率である。
【００１７】
引張歪率は、次のようにして、測定する。まず、幅２５ｍｍ及び厚さ０．１ｍｍの無端ベルトを準備する。又は、この大きさを有する無端ベルトを準備することができないときは、幅２５ｍｍ及び厚さ０．１ｍｍに換算した無端ベルトにかかる応力が４ＭＰａとなるように、試験体とする無端ベルトの幅及び厚さを考慮して、この無端ベルトにかける応力を算出する。次いで、４０℃の環境下、標線間距離５０ｍｍとし、無端ベルトに、４ＭＰａの応力、又は、算出した応力をかけて、無端ベルトにかかる応力を４ＭＰａに調整し、前記応力をかけてから、１分後（応力初期）及び１００時間後に、引張歪率を測定する。前記条件以外は、ＪＩＳ Ｋ７１１５に記載された方法・条件に準拠する。なお、引張歪率の測定は、無端ベルトからその周方向に切り出した試験片を用いて測定することもできる。
【００１８】
無端ベルト１は、１００時間後における引張歪率が０．３％以下であるのが好ましい。１００時間後における引張歪率が０．３％以下であると、支持ローラに張架された無端ベルト１の延伸量を１００時間後にほぼ相殺することができ、所定の張力で支持ローラに張架された状態を実現することができる。所定の張力で支持ローラに張架された状態をより確実に実現することができる点で、１００時間後における引張歪率は、０．２％以下であるのがより好ましく、０．１％以下であるのがさらに好ましく、０．０５％以下であるのが特に好ましい。１００時間後における引張歪率の下限は、究極的には０％であるが、実質的には、例えば、０．００１％程度である。
【００１９】
無端ベルト１は、また、４ＭＰａの応力をかけてから１００時間後における引張クリープ弾性率が、応力初期における引張クリープ弾性率よりも大きいという特性を有するのが好ましい。
【００２０】
無端ベルト１が、応力初期における引張クリープ弾性率よりも大きい前記１００時間後における引張クリープ弾性率を有すると、複数の支持ローラに所定の張力で張架されて、その周方向に延伸しても、支持ローラに張架された状態が長期間にわたると、周方向の延伸量が小さくなり、次第に、所定の張力で支持ローラに張架された状態を実現することができる。したがって、このような特性を有する無端ベルト１によれば、画像形成装置に配設されたときに、形成される画像の色ずれ、画像ずれ等をより効果的に防止することができ、高品質及び高解像度の画像を長期間にわたって形成することができる。高品質及び高解像度の画像をより長期間にわたって形成することができる点で、１００時間後における引張クリープ弾性率は、応力初期における引張クリープ弾性率に対して、１．２倍以上であるのが好ましく、４倍以上であるのがより好ましく、７倍以上であるのが特に好ましい。１００時間後における引張クリープ弾性率の上限は、特に限定されず、例えば、応力初期における引張クリープ弾性率に対して２０倍程度である。
【００２１】
ここで、応力初期における引張クリープ弾性率は、上記所定の応力をかけてから１分後に測定した引張クリープ弾性率である。引張クリープ弾性率は、引張歪率と同様にして測定する。
【００２２】
無端ベルト１は、１００時間後における引張クリープ弾性率が１，０００ＭＰａ以上であるのが好ましい。１００時間後における引張クリープ弾性率が１，０００ＭＰａ以上であると、支持ローラに張架された無端ベルト１の延伸量を１００時間後にほぼ相殺することができ、所定の張力で支持ローラに張架された状態を実現することができる。この効果をより一層高めることができる点で、１００時間後における引張クリープ弾性率は、４，０００ＭＰａ以上であるのがより好ましく、５，０００ＭＰａ以上であるのが特に好ましい。１００時間後における引張クリープ弾性率の上限は、特に限定されず、例えば、２０，０００ＭＰａ程度である。
【００２３】
無端ベルト１は、応力初期における引張クリープ弾性率が１，０００ＭＰａ以下であるのが好ましい。応力初期における引張クリープ弾性率が１，０００ＭＰａ以下であると、応力初期においても、無端ベルト１の延伸量を小さくすることができ、その結果、１００時間後における引張歪率及び引張クリープ弾性率を前記所望の値に容易に調整することができる。応力初期における引張クリープ弾性率は、９００ＭＰａ以下であるのがより好ましく、８５０ＭＰａ以下であるのがさらに好ましく、８００ＭＰａ以下であるのが特に好ましい。応力初期における引張クリープ弾性率の下限は、無端ベルト１が延伸することによって、支持ローラに張架されたときに張力が低下することを防止することができ、また、無端ベルト１が空走（空転）することを防止することができる点で、６５０ＭＰａであるのが好ましく、７００ＭＰａであるのがより好ましく、７５０ＭＰａであるのが特に好ましい。
【００２４】
無端ベルト１は、溶媒残留量が０．６５質量％以下であるのが、前記引張歪率の特性を実現することができる点で、好ましい。前記引張歪率の特性を容易に実現することができる点で、溶媒残留量は０．５質量％以下であるのがより好ましく、０．３質量％以下であるのがさらに好ましく、０．１質量％以下であるのが特に好ましい。無端ベルト１の残留溶媒量は、無端ベルト１から切り出した試料を、エタノール等に所定時間浸漬して、無端ベルト１内の残留溶媒を抽出し、ガスクロマトグラフィー−質量分析法（ＧＣ−ＭＳ）により測定することができる。
【００２５】
前記特性を有する無端ベルト１は、樹脂組成物を成形して成る。樹脂組成物は、ある程度の強度を有し、繰返し変形に耐える可撓性に富む樹脂単体又は複数種類の樹脂を含有してなる樹脂組成物であるのがよく、このような樹脂組成物に含有される樹脂としては、例えば、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、アラミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、架橋型ポリエステル樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、エポキシ樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、前記引張歪率の特性を実現することができる点で、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂が好ましく、ポリアミドイミド樹脂がより好ましく、特に、芳香族ポリアミドイミド樹脂が、前記引張歪率の特性を容易に実現することができるうえ、強度、可撓性、寸法安定性及び耐熱性等の機械的特性がバランスよく優れている点で、好ましい。
【００２６】
前記芳香族ポリアミドイミド樹脂は、トリカルボン酸無水物とジイソシアネート化合物とを反応させるジイソシアネート法により製造することができ、原料の入手、反応性及び副生成物が少ない等の点で優れている。ジイソシアネート法で製造される芳香族ポリアミドイミド樹脂の他にも、重縮合反応を好適に進めることができるのであれば、ジイソシアネート化合物に代えてジアミン化合物を用いて製造される芳香族ポリアミドイミド樹脂も、好ましい。ジアミン化合物を用いて得られる芳香族ポリアミドイミド樹脂は、ヤング率が高く、無端ベルト１を形成する樹脂組成物に含まれる樹脂として好適である。また、トリカルボン酸無水物の一部をテトラカルボン酸二無水物に代えてイミド結合を増加させた芳香族ポリアミドイミド樹脂は、耐湿性に優れている。芳香族ポリアミドイミド樹脂は、適宜の溶媒中で、常圧下、及び、常温下又は加熱下で反応させることにより、容易に合成することができる。
【００２７】
前記トリカルボン酸無水物としては、芳香族トリカルボン酸無水物が好ましく、例えば、トリメリット酸無水物、３，４，４’−ジフェニルエーテルトリカルボン酸無水物、３，４，４’−ベンゾフェノントリカルボン酸無水物、２，３，５−ピリジントリカルボン酸無水物、ナフタレントリカルボン酸無水物、及びこれらの誘導体等が挙げられる。これらの酸無水物は１種単独で又は２種以上を混合して用いることができる。
【００２８】
トリカルボン酸無水物の一部に代えて用いられるテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−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、２，２’−ビス（３，４−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）スルホン酸二無水物、ペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、エチレンテトラカルボン酸二無水物、及びこれらの誘導体等が挙げられる。これらのテトラカルボン酸二無水物は１種単独で又は２種以上を混合して用いることができる。
【００２９】
前記ジイソシアネート化合物としては、芳香族ジイソシアネート化合物を好ましく挙げることができる。また、ジイソシアネート化合物として、芳香族ジイソシアネート化合物と共に、又は芳香族ジイソシアネート化合物に代えて、脂肪族ジイソシアネート化合物及び／又は脂環式ジイソシアネート化合物を、又はこれらの誘導体であるアミン類を使用することもできる。
【００３０】
芳香族ジイソシアネート化合物として、例えば、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、４，４’−ジイソシアネートジフェニルエーテル、４，４’−ジイソシアネートジフェニルスルホン、４，４’−ジイソシアネートビフェニル、３，３’−ジメチル−４，４’−ジイソシアネートビフェニル、２，４−トルエンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等が挙げられる。また、これらの芳香族ジイソシアネート化合物の誘導体であるジアミン類も原料として利用できる。脂肪族ジイソシアネート化合物としては、例えば、エチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。脂環式ジイソシアネート化合物としては、例えば、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、１，３−シクロヘキサ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等が挙げられる。これらのジイソシアネート化合物の中でも、無端ベルト１の耐熱性、機械的特性及び溶解性等を考慮すると、使用する全ジイソシアネート化合物中の６０質量％以上、好ましくは７０質量％以上を、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、２，４−トルエンジイソシアネート、３，３’−ジメチル−４，４’−ジイソシアネートビフェニル、イソホロンジイソシアネート又はこれらの誘導体であるジアミン類とすることが好ましい。さらに、無端ベルト１の寸法安定性を考慮すると、使用する全ジイソシアネート化合物中の７０質量％以上をジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート又はこの誘導体である４，４’−ジアミノジフェニルメタンとすることがより好ましい。
【００３１】
芳香族ポリアミドイミド樹脂を合成する重縮合反応に使用される溶媒としては、溶解性の点で極性溶媒が好ましく、反応性を考慮すると非プロトン性極性溶媒が特に好ましい。非プロトン性極性溶媒として、例えば、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミド類が挙げられ、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミド類としては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、及び、Ｎ，Ｎ−ジメチルメトキシアセトアミド等が挙げられる。また、極性溶媒として、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ピリジン、ジメチルスルホキシド、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホン等も好ましい。これらの溶媒は、１種単独で又は２種以上を混合して用いることができる。
【００３２】
樹脂組成物は、例えば、転写搬送ベルト等のように、ある程度の導電性が要求される場合には、導電性付与剤が添加され、導電性樹脂組成物とされる。導電性樹脂組成物に含有される導電性付与剤としては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等の各種カーボンブラック、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛等の黒鉛粉末、金属又は合金等からなる針状、球状、板状及び不定形等の粉末、セラミックス粉末、表面が金属メッキされた各種粒子等が挙げられる。これらの中でも、カーボンブラックが、粒径、導電性及び樹脂との親和性等がバランスよく優れている点で、好ましい。また、カーボンブラックは、樹脂との親和性が向上する点で、酸化処理により、カルボキシ基、ヒドロキシ基等を付加した酸化処理カーボンブラックがより好ましく、ｐＨ６以下の酸化処理カーボンブラックも好ましい。この導電性付与剤は、球状又は不定形であるのが好ましく、そのサイズは０．０１〜１０μｍ程度であるのが好ましい。
【００３３】
導電性付与剤の添加量は、導電性付与剤の導電性及び粒径、並びに、無端ベルト１に要求される導電性等により、適宜調整すればよいが、通常、樹脂組成物と溶媒と導電性付与剤との合計１００質量％に対して、１〜２５質量％であるのが好ましく、５〜２０質量％であるのがより好ましい。導電性付与剤の添加量が１質量％より少ないと、発現する導電性が小さいことがあり、一方、導電性付与剤の添加量が２５質量％を超えると、無端ベルト１の機械的強度が低下することがある。導電性付与剤を樹脂に分散させるには、公知の方法を適宜選択することができ、公知の方法として、例えば、ミキシングロール、加圧式ニーダ、押出機、三本ロール、ホモジナイザー、ボールミル及びビーズミル等を用いた混合方法が挙げられる。要求される導電性は、例えば、体積抵抗値が１０１１Ω・ｃｍである。
【００３４】
樹脂組成物及び導電性樹脂組成物は、この発明の目的を阻害しない限り、前記樹脂又は前記樹脂及び導電性付与剤に加えて、他の成分を含有してもよい。他の成分としては、例えば、シリコーン系化合物、フッ素系有機化合物、カップリング剤、滑剤、酸化防止剤、可塑剤、着色剤、帯電防止剤、老化防止剤、補強性充填材、反応助剤、反応抑制剤等の各種添加剤、他の樹脂及び溶媒等が挙げられる。
【００３５】
次に、本発明に係る無端ベルト１の製造方法を説明する。無端ベルト１を製造するには、まず、前記樹脂組成物を、公知の成形方法によって、環状に成形する。例えば、無端ベルト１を形成する樹脂組成物に含有される樹脂として熱可塑性樹脂を選択した場合には、遠心成形、押出成形、射出成形等により、一方、樹脂として熱硬化性樹脂を選択した場合には、遠心成形、ＲＩＭ成形等により、無端ベルト１を成形することができる。これらの成形方法の中でも、材料を問わずに適用可能であり、かつ厚さ精度に優れる等の点で、遠心成形が好ましい。
【００３６】
無端ベルト１を遠心成形によって成形する場合には、無端ベルト１を形成する樹脂組成物は、その成形時の粘度を５０，０００ｍＰａ・ｓ以下に調整するのが好ましい。粘度が５０，０００ｍＰａ・ｓを超えると、厚さの均一な無端ベルト１を製造するのが困難になることがある。樹脂組成物の粘度の下限については、特に限定されるものではないが、１０ｍＰａ・ｓ以上であるのが好ましい。樹脂組成物の粘度が上記範囲を外れる場合は、前記溶媒の添加量等を調節することにより、樹脂組成物の粘度を前記範囲内に調整することができる。溶媒としては、前記芳香族ポリアミドイミド樹脂を合成する重縮合反応に使用される溶媒が挙げられる。
【００３７】
遠心成形によると、溶媒を含有することにより流動性を発現した樹脂組成物を円筒形の金型に注入し、金型を回転させて遠心力で金型内周面に樹脂組成物の層を均一に展開し、樹脂組成物の層から溶媒を乾燥除去して、無端ベルト基体が製造される。金型は各種金属管を用いることができる。好適な金型としては、金型の内周面は鏡面研磨されており、鏡面となった内周面はフッ素樹脂やシリコーン樹脂等の離型剤により離型処理され、形成した無端ベルトが内周面から容易に脱型できるようにされた金属管を挙げることができる。
【００３８】
なお、樹脂組成物に含まれる樹脂としてポリアミドイミド樹脂を選択する場合には、上述した遠心成形による他に、ポリアミドイミド樹脂の原料であるトリカルボン酸無水物とジイソシアネート化合物とが一部重合したポリアミド酸の溶液を、金型の内周面や外周面に浸漬方式、遠心方式、塗布方式等によってコートし、又は前記ポリアミド酸の溶液を注形型に充填する等の適宜な方式で筒状に展開し、その展開層を乾燥製膜してベルト形に成形し、その成形物を加熱処理してポリアミド酸をイミドに転化して型より回収する公知の方法（特開昭６１−９５３６１号公報、特開昭６４−２２５１４号公報、特開平３−１８０３０９号公報等）等により、無端ベルト１を製造することもできる。
【００３９】
金型内周面に展開された樹脂組成物の層から溶媒を除去して、無端ベルト基体が製造される。ここで、除去される溶媒は、金型内周面に展開された樹脂組成物の層に含有された溶媒であり、例えば、樹脂組成物の粘度を調整する際に使用される溶媒の他に、前記芳香族ポリアミドイミド樹脂を合成する際に使用される溶媒等が挙げられる。金型内周面に展開された樹脂組成物の層から溶媒を除去する処理として、加熱処理を挙げることができるが、溶媒を高度に除去するには、以下の一次溶媒除去工程及び二次溶媒除去工程からなる溶媒除去処理を行うのが好ましい。
【００４０】
前記一次溶媒除去工程は、金型を回転して金型内周面に展開された樹脂組成物の層から溶媒を除去しつつ成形して、樹脂組成物の層をフィルム状成形体とする。一次溶媒除去工程は、金型を回転したまま５〜６０分間、４０〜１５０℃の熱風を金型内に通過させることにより、溶媒が除去される。熱風温度が１５０℃を超えると、及び／又は、加熱時間が６０分を超えると、成形されるフィルム状成形体が酸化されることがある。
【００４１】
二次溶媒除去工程は、一次溶媒除去工程で成形されたフィルム状成形体を金型ごと遠心成形機から取り出し、金型ごと加熱して、フィルム状成形体から溶媒を高度に除去し、無端ベルト基体とする。例えば、熱風乾燥器、オーブン等の加熱器を用いる場合には、フィルム状成形体を金型ごと、２００〜３００℃で１〜３時間加熱すればよく、また、過熱水蒸気炉を用いる場合には、フィルム状成形体を金型ごと、２００〜３００℃の過熱水蒸気で、０．５〜１時間加熱すればよい。このようにして、フィルム状成形体中の溶媒を高度に除去することができる。
【００４２】
二次溶媒除去工程において、加熱雰囲気は、その酸素濃度を５％以下に保つのが、フィルム状成形体及び／又は無端ベルト基体を酸化させることがなく、前記引張歪率の特性を実現することができる点で、好ましい。前記引張歪率の特性を容易に実現することができる点で、酸素濃度は３％以下であるのがより好ましく、１％以下であるのが特に好ましい。加熱雰囲気の酸素濃度を５％以下に保つには、酸素を含有しないガス又は酸素含有量が少ないガス、例えば、過熱水蒸気、窒素ガス、希ガス等の不活性ガス等で、加熱装置内部を置換すればよい。なお、熱風乾燥器を用いる場合には、噴射される熱風を前記不活性ガス等にすることもできる。酸素濃度は、公知の酸素濃度計、例えば、「直接挿入形一体型ジルコニア式酸素濃度計／高温湿度計、ＺＲ２０２Ｇ」等（横河電機株式会社製）によって、測定することができる。
【００４３】
このようにしてフィルム状成形体から溶媒を高度に除去した後、無端ベルト基体を取り出し、放冷する。なお、金型ごと無端ベルト基体を放冷すると、金型と無端ベルト基体との熱膨張率の差により、樹脂組成物でできた無端ベルト基体を脱型することができる。脱型した円筒状の無端ベルト基体の両側端部を除去し、所定幅に裁断して、無端ベルト１が製造される。
【００４４】
このようにして製造される無端ベルト１は、４ＭＰａの応力をかけてから１００時間後における引張歪率が、応力初期における引張歪率よりも小さいという特性を有するから、複数の支持ローラに長期間にわたって張架されると、無端ベルト１の延伸量が徐々に小さくなって、複数の支持ローラに所定の張力で張架された状態になり、その結果、高品質の画像を長期間にわたって形成することができる。
【００４５】
無端ベルト１は、その内周面の少なくとも一側部に、周方向に延在して成るガイド部材を備えていてもよい。ガイド部材は、無端ベルト１が蛇行及び／又は波打ち走行をすることなく走行するように、無端ベルト１を案内する。ガイド部材は、通常、二軸延伸ポリエステル樹脂等の高弾性率材料等によって、桿状、軌条状、帯状等の細長い形状に形成され、接着剤又は両面テープ等で、無端ベルト１に接着される。
【００４６】
この発明に係る無端ベルト１は、各種画像形成装置の像担持体基体用、現像用、転写体搬送用、定着用等の用途に使用することができる。この無端ベルト１を転写搬送ベルトとして組み込んだ現像装置を図２に示す。なお、この無端ベルト１は、転写搬送ベルト３０として、複数の支持ローラ５に張架されている。
【００４７】
画像形成装置１０は、図２に示されるように、各色の現像ユニットに装備された複数の像担持体１１を転写搬送ベルト３０上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置であり、したがって、現像ユニットＢＫ、Ｃ、Ｍ及びＹが転写搬送ベルト３０上に直列に配置されている。これらの現像ユニットはそれぞれ、静電潜像が形成される回転可能な像担持体１１と、像担持体１１に当接して又は所定の間隔を置いて設けられ、像担持体１１を帯電させる帯電手段１２と、像担持体１１の上方に設けられ、像担持体１１に静電潜像を形成する露光手段１３と、像担持体１１に当接して又は所定の間隔を置いて設けられ、像担持体１１に一定の層厚で現像剤２２を供給し、静電潜像を現像する現像手段２０と、像担持体１１の下方に転写搬送ベルト３０を介して圧接するように設けられ、像担持体１１から転写搬送ベルト３０で搬送される転写体１６上に現像された静電潜像を転写する転写手段１４と、転写体１６に転写されず像担持体１１に残留した現像剤２２等を除去するクリーニング手段１５とを備えている。
【００４８】
前記像担持体１１、前記帯電手段１２、前記露光手段１３、前記転写手段１４及び前記クリーニング手段１５は、従来公知のものを適宜選択して使用することができる。例えば、像担持体１１としては、例えば、有機系、アモルファスシリコン、Ｓｅ系合金等で形成された感光層が表面に設けられた、円筒体又はベルト体等が挙げられ、前記帯電手段１２及び前記転写手段１４としては、接触型帯電器、スコロトロン帯電器及びコロトロン帯電器等が挙げられ、前記露光手段１３としては、半導体レーザ光、発光ダイオード光等の光源又は光源とポリゴンミラーとを備えた光学系機器等が挙げられ、前記クリーニング手段１７としては、ブレード、ローラ等が挙げられる。
【００４９】
前記現像手段２０は、図２に示されるように、像担持体１１に対向する位置に開口部を有し、現像剤２２を収納する現像剤収納部２１と、現像剤収納部２１の開口部に、像担持体１１に当接して又は所定の間隔を置いて設けられ、像担持体１１に現像剤２２を一定の層厚で現像剤２２を供給する回転可能な現像剤担持体２３と、現像剤担持体２３の上方に設けられ、現像剤担持体２３に当接して現像剤２２の層厚を規制すると共に、摩擦帯電により現像剤２２を帯電させる現像剤規制部材２４とを備えている。
【００５０】
前記現像剤２２は、摩擦により帯電可能で、転写体１６に定着可能な現像剤であれば、乾式現像剤でも湿式現像剤でもよく、また、非磁性現像剤でも磁性現像剤でもよい。現像ユニットＢＫ、Ｃ、Ｍ及びＹはそれぞれ、現像剤収納部２１内に、黒色現像剤、シアン現像剤、マゼンタ現像剤及び黄色現像剤が収納されている。前記現像剤担持体２３及び前記現像剤規制部材２４は、従来公知の現像剤担持体及び現像剤規制部材であればよく、例えば、前記現像剤担持体２３としては、導電性又は半導電性の樹脂層を有するローラ等が挙げられ、前記現像剤規制部材２４としては、樹脂製ブレード又は金属製ブレード等を用いることができる。
【００５１】
図２に示されるように、現像ユニットＢＫ、Ｃ、Ｍ及びＹにおける像担持体１１と転写手段１４とは、二本の支持ローラ５に張架された転写搬送ベルト３０を介して、当接している。そして、転写体１６は、転写搬送ベルト３０により、像担持体１１と転写手段１４との当接部を通過するように、搬送される。この転写搬送ベルト３０は転写体１６を搬送すると共に、転写手段１４と協働して像担持体１１に現像された静電潜像を転写する。
【００５２】
図２に示されるように、画像形成装置１０の底部には、転写体１６として複数枚の転写紙を積層収容してなるカセット３１が設置されており、カセット３１内の転写紙は給紙ローラ等によって１枚ずつ送り出されて、転写搬送ベルト３０上に搬送される。
【００５３】
図２に示されるように、画像形成装置１０における転写体１６の搬送方向下流には、転写体１６に転写された現像剤２２（静電潜像）を定着させる定着手段３２が配置されている。前記定着手段３２は、従来公知の定着手段であればよく、例えば、熱ローラ定着器、オーブン定着器等の加熱定着器、圧力定着器、及び、定着ベルトを備えた定着器等を用いることができる。
【００５４】
画像形成装置１０は、次にように作用する。まず、現像ユニットＢＫの像担持体１１が、帯電手段１２により一様に帯電され、露光手段１３により画像が露光されて、像担持体１１の表面に静電潜像が形成される。一方、現像手段２０において、現像剤担持体２３及び現像剤規制部材２４により、黒色現像剤２２が所望の層厚に規制され、所望のように帯電される。そして、この黒色現像剤２２が現像剤担持体２３から像担持体１１に供給され、像担持体１１に形成された静電潜像が現像されて、現像剤像として可視化される。次いで、この現像剤像が、像担持体１１と転写手段１４との間に転写搬送ベルト３０により搬送される転写体１６上に、転写される。このようにして、現像剤像が転写紙１６上に黒像に顕像化される。
【００５５】
次いで、現像ユニットＢＫと同様にして、現像ユニットＣ、Ｍ及びＹによって、現像剤像が黒像に顕像化された転写紙１６に、それぞれシアン像、マゼンタ像及び黄色像が重畳され、カラー像が顕像化される。このとき、転写搬送ベルト３０として、この発明に係る無端ベルト１を用いているから、転写搬送ベルト３０が蛇行走行及び波打ち走行することを所望のように防止することができ、転写紙１６上に顕像化された黒像に、シアン像、マゼンタ像及び黄色像が正確な位置に重畳される。その結果、画像形成装置１０によれば、色ムラ及び画像ズレ等を長期間にわたって効果的に防止することができ、高品質の画像を形成することができる。
【００５６】
次いで、カラー像が顕像化された転写体１６は、定着手段３２に搬送され、定着手段３２によりカラー像が永久画像として転写体１６に定着される。このようにして、転写体１６にカラー画像を形成することができる。
【００５７】
画像形成装置１０によれば、長期間にわたって、黒像、シアン像、マゼンタ像及び黄色像を正確な位置に重畳することができるから、色ムラ及び画像ズレ等を長期間にわたって所望のように防止することができ、高品質かつ高解像度の画像を形成することができる。
【００５８】
なお、この発明に係る無端ベルト１を、前記像担持体１１と同様の役割を担う転写ベルト（感光ベルトとも称することがある。）、像担持体１１で顕像化された現像剤像が一旦転写（一次転写）され、次いで、転写体１６に転写（二次転写）されて、転写体に画像を転写する際に、一次転写体として使用される中間転写ベルト、転写体１６を搬送する搬送ベルト、定着器に使用される定着ベルト及び前記現像剤担持体と同様の役割を担う現像ベルトとして、画像形成装置に組み込んでも、転写搬送ベルトの場合と同様に、画像形成装置１０によって、高品質かつ高解像度の画像を形成することができる。
【００５９】
画像形成装置１０は、電子写真方式の画像形成装置とされているが、この発明において、画像形成装置１０は、電子写真方式には限定されず、例えば、静電方式の画像形成装置であってもよい。また、画像形成装置１０は、各色の現像ユニットを備えた複数の像担持体を転写搬送ベルト上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置とされているが、画像形成装置は、単一の現像ユニットを備えたモノクロ画像形成装置であっても、像担持体上に担持された現像剤像を無端ベルトに順次一次転写を繰り返す４サイクル型カラー画像形成装置等であってもよい。画像形成装置１０は、例えば、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置とされる。
【実施例】
【００６０】
（実施例１）
反応容器内で、当量のトリメリット酸無水物と４，４’−ジアミノジフェニルメタンとをＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドに溶解し、これを加熱して、固形分濃度（実質的全閉環のポリアミドイミド）２８質量％の芳香族ポリアイミドイミド溶液を得た。この溶液に、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドをさらに加え、固形分濃度１５質量％、固形分の比重１．２のポリアミドイミド溶液を調製した。得られたポリアミドイミド溶液に酸化処理カーボンブラック（商品名「プリンテックス１５０Ｔ」、Ｄｅｇｕｓｓａ社製、ｐＨ５．８、揮発分１０．０％）をポリアミドイミド溶液と酸化処理カーボンブラックとの合計１００質量％に対して１０質量％となるように配合し、ポットミルで２４時間混合分散して、導電性樹脂組成物を調製した。成形に使用する金型は、内径２２６ｍｍ、外径２４６ｍｍ、長さ４００ｍｍの大きさを有し、金型内面はポリッシングにより鏡面研磨されている。次いで、金型両端の開口部に、リング状の蓋（内径１７０ｍｍ、外径２５０ｍｍ）をそれぞれ嵌合して、金型を閉塞し、導電性樹脂組成物を１，０００ｒｐｍの速度で回転する金型内周に１９０ｇ注入した。次いで、金型を同速度で回転させて金型内周面に導電性樹脂組成物の層を均一に展開した。次いで、金型を同速度で回転させつつ、熱風乾燥機により金型周囲の温度を８０℃に保ち、この状態を３０分間保持し、フィルム状成形体を成形した。その後、金型の回転を停止し、金型ごと２５０℃のオーブンに２時間投入して、二次溶媒除去工程を行い、無端ベルト基体を得た。なお、二次溶媒除去工程は酸素濃度が５％の雰囲気下で行った（酸素濃度は、「直接挿入形一体型ジルコニア式酸素濃度計／高温湿度計、ＺＲ２０２Ｇ」（横河電機株式会社製）を用いて測定した。）。次いで、金型を放置して室温まで冷却し、金型と無端ベルト基体との熱膨張差を利用して、この無端ベルト基体を金型から脱型した。次いで、脱型した無端ベルト基体における両端部をそれぞれカットして２４０ｍｍの幅とし、内径２２６ｍｍ、厚さ１００μｍの無端ベルト１Ａを作製した。
【００６１】
（実施例２）
二次溶媒除去工程を、酸素濃度が５％の雰囲気（酸素濃度は、「直接挿入形一体型ジルコニア式酸素濃度計／高温湿度計、ＺＲ２０２Ｇ」（横河電機株式会社製）を用いて測定した。）において、２５０℃の過熱水蒸気で、１時間乾燥した以外は、実施例１と同様にして、無端ベルト１Ｂを作製した。
（実施例３）
二次溶媒除去工程を、酸素濃度が５％の雰囲気（酸素濃度は、「直接挿入形一体型ジルコニア式酸素濃度計／高温湿度計、ＺＲ２０２Ｇ」（横河電機株式会社製）を用いて測定した。）において、２３０℃のオーブンで、２時間乾燥した以外は、実施例１と同様にして、無端ベルト１Ｃを作製した。
（実施例４）
二次溶媒除去工程を、酸素濃度が５％の雰囲気（酸素濃度は、「直接挿入形一体型ジルコニア式酸素濃度計／高温湿度計、ＺＲ２０２Ｇ」（横河電機株式会社製）を用いて測定した。）において、２００℃のオーブンで、２時間乾燥した以外は、実施例１と同様にして、無端ベルト１Ｄを作製した。
【００６２】
（比較例１）
二次溶媒除去工程を行わなかったこと以外は、実施例１と同様にして、無端ベルト１Ｅを作製した。
（比較例２）
ポリカーボネート樹脂（商品名「ＡＣ３０１０」、出光石油化学株式会社製）１００質量部と酸化処理カーボンブラック（商品名「プリンテックス１５０Ｔ」、Ｄｅｇｕｓｓａ社製）１０質量部とを２軸押出機（商品名「ラボプラストミル」、東洋精機株式会社製）を用いて２５０℃で溶融混練することにより、厚さ１５０μｍの無端ベルト１Ｆを作製した。
（比較例３）
ＥＴＦＥ（エチレン／テトラフルオロエチレン＝４８／５２（モル比））１００質量部と酸化処理カーボンブラック（商品名「プリンテックス１５０Ｔ」、Ｄｅｇｕｓｓａ社製）１０質量部とをヘンシェルミキサーにより３０℃で混合したのち、前記２軸押出機にて３００℃で溶融混練して押し出し、厚さ１５０μｍの無端ベルト１Ｇを作製した。
【００６３】
作製した無端ベルト１Ａ〜１Ｇそれぞれから、その周方向に、幅２５ｍｍ、長さ１０ｍｍの大きさに試験体を切り出した。次いで、クリープ試験機（商品名「Ｃ２００」、東洋精機株式会社製）を用いて、４０℃の環境下、標線間距離を５０ｍｍとし、４ＭＰａの応力を各試験片にかけてから、１分後（応力初期）及び１００時間後に、ＪＩＳ Ｋ７１１５に記載された方法・条件に準拠して、引張歪率及び引張クリープ弾性率を測定した。実施例及び比較例における測定条件及び測定結果を表１に示す。
【００６４】
また、作製した１Ａ〜１Ｅそれぞれから１片が５０ｍｇの試験片を３試験体切り出し、この試験片をそれぞれ、エタノール２０ｍＬ中に６０℃２４時間浸漬させた。エタノール溶液中のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド残留量をガスクロマトグラフィー−質量分析法（ＧＣ−ＭＳ）により測定した。測定に際しては、事前にエタノール中にＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１００ｐｐｍ及び１０００ｐｐｍを含有させた標準液中のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド量をあらかじめ測定し検量線を得ておく。その結果を表１に示す。なお、無端ベルトＦ及びＧは溶媒を含んでいないので、残留溶媒量の測定を行わなかった。
【００６５】
【表１】
【００６６】
次いで、無端ベルト１Ａ〜１Ｇそれぞれを、図２に示されるタンデム方式のカラープリンタ１０（株式会社沖データ製、商品名「ＭｉｃｒｏＬｉｎｅ ９０５５ｃ」）における転写搬送ベルト３０として組み込んだ。無端ベルト１Ａ〜１Ｇそれぞれを転写搬送ベルト３０として組み込んで、１００時間程度経過した後に、Ａ４用紙を横２１枚／分印刷する速度で、１万枚印刷した。このようにして印刷した１万枚のＡ４用紙を、１，０００枚ごとに取り出し、印刷された画像を確認した。その結果、無端ベルト１Ａ〜１Ｄでは、いずれのＡ４用紙にも画像ズレは認められず、高品質かつ高解像度で画像が形成されていたのに対して、無端ベルト１Ｅ〜１Ｇでは、いずれも初期から画像ズレが生じ、また、印刷枚数が増えるにつれて画像ズレが生じ、品質の悪い画像が形成された。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１は、この発明の一実施例である無端ベルトを示す概略斜視図である。
【図２】図２は、この発明の一実施例であるタンデム型カラー画像形成装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 無端ベルト
１０ 画像形成装置
１１ 像担持体
１２ 帯電手段
１３ 露光手段
１４ 転写手段
１５ クリーニング手段
１６ 転写体
２０ 現像手段
２１ 現像剤収納部
２２ 現像剤
２３ 現像剤担持体
２４ 現像剤規制部材
３０ 転写搬送ベルト
３１ カセット
３２ 定着手段
ＢＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙ 現像ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４ＭＰａの応力をかけてから１００時間後における引張歪率が、応力初期における引張歪率よりも小さい無端ベルト。
【請求項２】
前記１００時間後における引張歪率は、０．３％以下である請求項１に記載の無端ベルト。
【請求項３】
４ＭＰａの応力をかけてから１００時間後における引張クリープ弾性率が、応力初期における引張クリープ弾性率よりも大きい請求項１又は２に記載の無端ベルト。
【請求項４】
前記１００時間後における引張クリープ弾性率は、１，０００ＭＰａ以上である請求項３に記載の無端ベルト。
【請求項５】
前記無端ベルトは、ポリアミドイミド樹脂組成物を成形して成る請求項１〜４のいずれか１項に記載の無端ベルト。
【請求項６】
前記無端ベルトは、導電性付与剤を含む導電性樹脂組成物を成形して成る請求項１〜５のいずれか１項に記載の無端ベルト。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の無端ベルトを備えた画像形成装置。
【請求項１】
４ＭＰａの応力をかけてから１００時間後における引張歪率が、応力初期における引張歪率よりも小さい無端ベルト。
【請求項２】
前記１００時間後における引張歪率は、０．３％以下である請求項１に記載の無端ベルト。
【請求項３】
４ＭＰａの応力をかけてから１００時間後における引張クリープ弾性率が、応力初期における引張クリープ弾性率よりも大きい請求項１又は２に記載の無端ベルト。
【請求項４】
前記１００時間後における引張クリープ弾性率は、１，０００ＭＰａ以上である請求項３に記載の無端ベルト。
【請求項５】
前記無端ベルトは、ポリアミドイミド樹脂組成物を成形して成る請求項１〜４のいずれか１項に記載の無端ベルト。
【請求項６】
前記無端ベルトは、導電性付与剤を含む導電性樹脂組成物を成形して成る請求項１〜５のいずれか１項に記載の無端ベルト。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の無端ベルトを備えた画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−３０４４２６（Ｐ２００７−３０４４２６Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３４２１８（Ｐ２００６−１３４２１８）
【出願日】平成１８年５月１２日（２００６．５．１２）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１２日（２００６．５．１２）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]