説明

電子写真用シームレスベルト、中間転写ベルト並びにそれを用いた画像形成装置及びフルカラー画像形成装置

【課題】電気特性が均一で高画質な画像を提供しうる電子写真用シームレスベルト、及びフルカラー画像の形成に好適な中間転写ベルト及び該中間転写ベルトを用いたフルカラー画像形成装置を提供すること。
【解決手段】少なくともカーボンブラックとポリイミド樹脂からなる電子写真用シームレスベルトであって、前記ポリイミド樹脂はポリアミック酸のイミド化物であり、前記カーボンブラックはBET比表面積が60〜100m/gで、かつ揮発分が2.0重量%以下の中性カーボンブラックであることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コピー、プリンター等、電子写真方式の画像形成装置に装備されるシームレスベルト、及びそれを中間転写ベルトとして用いた画像形成装置、特にフルカラー画像形成に好適な中間転写ベルト及びそれを用いたフルカラー画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真装置においては様々な用途でシームレスベルトが部材として用いられている。特に近年のフルカラー電子写真装置においては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色の現像画像を、一旦中間転写媒体上に色重ねし、その後一括して紙などの転写媒体に転写する中間転写ベルト方式が用いられている。
【0003】
このような中間転写ベルト方式は、1つの感光体に対して4色の現像器を用いるシステムで用いられていたが、プリント速度が遅いという欠点があった。高速プリントとしては、感光体を4色分並べ、各色を連続して紙に転写する4連タンデム方式が用いられている。しかし、この方式では紙の環境による変動などもあり、各色画像を重ねる位置精度を合わせることが非常に困難であり、色ずれ画像を引き起こしていた。そこで近年では、4連タンデム方式に中間転写ベルト方式を採用することが主流になってきている。
【0004】
このため、中間転写ベルトとしても従来より高速、位置精度などの要求に対応する特性を満足することが必要となってきている。特に、位置精度に対しては、連続使用によるベルト自体の伸び等の変形による変動を抑えることが求められる。また、中間転写ベルトは装置の広い領域に渡ってレイアウトされ、転写のための高電圧を印加されるため、難燃性も求められている。そこで主に、高弾性率で高耐熱樹脂であるポリイミド、ポリアミドイミド樹脂などが用いられている。また、中間転写ベルトには、画像を転写するという機能を有するためその電気特性が重要な品質となっている。好ましい電気抵抗としては、表面抵抗で10〜1012Ω/□、体積抵抗で、10〜1010Ω・cmが求められている。
【0005】
上記電気抵抗の領域では、場所によるばらつきや電圧依存性が大きくなりやすい。そのため、カーボンブラックなどの抵抗制御材料の分散の均一性が求められている。
【0006】
ポリイミド樹脂にカーボンブラックを均一に分散させる要件に関して、以下のような提案がなされている。
【0007】
すなわち、特許文献1、2、7では、酸化処理カーボンを使用することが提案されている。
【0008】
また、特許文献3、4、5では、pH3.5以上のカーボンブラックと規定されているが、揮発分が4%と高く、実質的には酸化処理カーボンが用いられている。
【0009】
また、特許文献6にはポリイミド樹脂に対して半導電性フィラーとpH5.0以下のカーボンブラックを用いることが提案されており、これによりカーボンブラックによる急激な低抵抗化をなくし、少量添加でも中間抵抗を容易に実現することができると記載されている。
【0010】
また、特許文献8には、中性又は塩基性のカーボンブラックと特定の水溶性樹脂とポリイミド樹脂などのバインダー樹脂を含有する中間転写体が記載されている。
【0011】
上記のような、酸性もしくは塩基性のカーボンブラックを用いた場合、分散性が優れ、良好な電気特性が得られるものの、塗膜の機械強度が低下し、長時間使用において、亀裂や割れを生じやすく、耐久性の低いものとなる。また、中性カーボンブラックの場合もそれのみでは分散性の大きな改善は望めない。
【0012】
【特許文献1】特開2002−341673号公報
【特許文献2】特開2002−148899号公報
【特許文献3】特開2002−132061号公報
【特許文献4】特開2003−3067号公報
【特許文献5】特開2003−280406号公報
【特許文献6】特開2004−123774号公報
【特許文献7】特開2004−198723号公報
【特許文献8】特開2005−181761号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
本発明は、電気特性が均一で高画質な画像を提供しうる電子写真用シームレスベルト、特に中間転写ベルト及び該中間転写ベルトを用いた画像形成装置、さらにフルカラー画像の形成に好適な中間転写ベルト及び該中間転写ベルトを用いたフルカラー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】
【0014】
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、少なくともカーボンブラックとポリイミド樹脂からなる電子写真用シームレスベルトであって、前記ポリイミド樹脂はポリアミック酸のイミド化物であり、前記カーボンブラックはBET比表面積が60〜100m/gで、かつ揮発分が2.0重量%以下の中性カーボンブラックであることを特徴とする
【0015】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電子写真用シームレスベルトにおいて、前記ポリアミック酸が、ピロメリット酸二無水物と4,4’−ジアミノジフェニルエーテルとを主成分として重合してなる数平均分子量3万未満のポリアミック酸であることを特徴とする。
【0016】
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の電子写真用シームレスベルトにおいて、前記ポリアミック酸が、ピロメリット酸二無水物と4,4’−ジアミノジフェニルエーテルとを主成分として重合してなる数平均分子量3万未満のポリアミック酸と数平均分子量3万以上のポリアミック酸を含有することを特徴とする。
【0017】
請求項4に記載の発明は、ポリアミック酸溶液に中性カーボンブラックを所定の粒径に分散させる分散液作製工程、該分散液とポリアミック酸溶液を混合することによって所定のカーボンブラック濃度に調整する塗布液作製工程、該塗布液を型に塗布し加熱乾燥させることによって脱溶媒・硬化させる成膜工程、該膜を冷却して型から脱離させる脱型工程からなる電子写真用シームレスベルトの製造方法であって、
前記分散液作製工程におけるポリアミック酸溶液には、数平均分子量が3万未満のポリアミック酸を用い、
前記分散液作製工程における中性カーボンブラックには、BET比表面積が60〜100m/gで、かつ揮発分が2.0重量%以下の中性カーボンブラックを用い、
前記塗布液作製工程におけるポリアミック酸溶液には、数平均分子量が3万以上のポリアミック酸を混合することを特徴とする。
【0018】
請求項5に記載の発明は、少なくとも、像担持体上に静電潜像を形成するための静電潜像形成手段と、像担持体上に形成された静電潜像をトナーを用いてトナー像とする現像手段と、像担持体上のトナー像を中間転写ベルト上に転写する一次転写手段と、中間転写体上のトナー像を被記録媒体上に転写する二次転写手段と、該被記録媒体上のトナー像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置に使用される中間転写ベルトであって、
前記中間転写ベルトが請求項1ないし3のいずれかに記載のシームレスベルトであることを特徴とする。
【0019】
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の中間転写ベルトであって、該中間転写ベルトが、一つの像担持体に対してイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色の現像器を備え、該像担持体上に順次形成される複数のカラートナー現像画像を中間転写ベルト上に順次重ね合わせて一次転写を行ない、得られた一次転写画像を被記録媒体に一括して二次転写するフルカラー画像形成装置に使用されることを特徴とする。
【0020】
請求項7に記載の発明は、請求項5に記載の中間転写ベルトであって、該中間転写ベルトが、像担持体をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色分直列に配列し、該4つの像担持体上にそれぞれ形成されるカラートナー現像画像を中間転写ベルト上に順次重ね合わせて一次転写を行ない、得られた一次転写画像を被記録媒体に一括して二次転写する4連タンデム方式のフルカラー画像形成装置に使用されることを特徴とする。
【0021】
請求項8に記載の発明は、少なくとも、像担持体上に静電潜像を形成するための静電潜像形成手段と、像担持体上に形成された静電潜像をトナーを用いてトナー像とする現像手段と、像担持体上のトナー像を中間転写ベルト上に転写する一次転写手段と、中間転写体上のトナー像を被記録媒体上に転写する二次転写手段と、該被記録媒体上のトナー像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置であって、
前記中間転写ベルトが請求項1ないし3のいずれかに記載のシームレスベルトであることを特徴とする。
【0022】
請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の画像形成装置であって、該画像形成装置が、一つの像担持体に対してイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色の現像器を備え、該像担持体上に順次形成される複数のカラートナー現像画像を中間転写ベルト上に順次重ね合わせて一次転写を行ない、得られた一次転写画像を被記録媒体に一括して二次転写するフルカラー画像形成装置であることを特徴とする。
【0023】
請求項10に記載の発明は、請求項8に記載の画像形成装置であって、該画像形成装置が、像担持体をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色分直列に配列し、該4つの像担持体上にそれぞれ形成されるカラートナー現像画像を中間転写ベルト上に順次重ね合わせて一次転写を行ない、得られた一次転写画像を被記録媒体に一括して二次転写する4連タンデム方式のフルカラー画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、画像形成装置の中間転写ベルトとして、電気特性が均一で、高画質な画像が得られる電子写真用シームレスベルトを提供することができる。特に、このシームレスベルトをフルカラー画像形成装置の中間転写ベルトとして用いた場合は、電気特性が均一で、高画質な画像が得られるフルカラー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】
【0025】
以下、本発明を詳細に説明する。
電子写真装置においてはいくつかの部材にシームレスベルトが用いられるが、電気的特性を要求される重要な部材の一つとして中間転写ベルトがある。本発明では、特にこの中間転写ベルトについて説明する。
【0026】
本発明の中間転写ベルトは、その構成材料として少なくともポリイミドと電気抵抗を調整する充填剤としてカーボンブラックを含有してなるものであり、特にポリイミドとしてポリアミック酸のイミド化物を用い、カーボンブラックとして特定のBET比表面積と揮発分を有する中性カーボンブラックを用いるものである。
【0027】
<ポリイミド>
本発明に用いられるポリイミドは、一般的に知られている芳香族多価カルボン酸無水物またはその誘導体と芳香族ジアミンとの反応によって、ポリアミック酸(ポリイミド前駆体)を経由して得られる。すなわち、ポリイミドは、その剛直な主鎖構造により溶媒等に対して不溶であり、また不融の性質を持つため、芳香族多価カルボン酸無水物と芳香族ジアミンから、まず有機溶媒に可溶なポリイミド前駆体(ポリアミック酸、またはポリアミド酸)を合成し、この段階で様々な方法で成型加工が行われ、その後ポリアミック酸を加熱もしくは化学的な方法で脱水反応させて環化(イミド化)しポリイミドとする。反応の概略を下記に示す。
【0028】
【化1】


(式中、Arは少なくとも1つの炭素6員環を含む4価の芳香族残基を示し、Arは少なくとも1つの炭素6員環を含む2価の芳香族残基を示す。)
【0029】
上記芳香族多価カルボン酸無水物の具体例としては、例えば、エチレンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシルフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,7,8−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。これらは単独または2種以上混合して用いられる。
【0030】
次に、芳香族多価カルボン酸無水物と反応させる芳香族ジアミンの具体例としては、例えば、m−フェニレンジアミン、o−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、m−アミノベンジルアミン、p−アミノベンジルアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ビス(3−アミノフェニル)スルフィド、(3−アミノフェニル)(4−アミノフェニル)スルフィド、ビス(4−アミノフェニル)スルフィド、ビス(3−アミノフェニル)スルフィド、(3−アミノフェニル)(4−アミノフェニル)スルホキシド、ビス(3−アミノフェニル)スルホン、(3−アミノフェニル)(4−アミノフェニル)スルホン、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、1,1−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン、1,1−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕−エタン、1,2−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン、1,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン、2,2−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕ブタン、2,2−ビス〔3−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕ケトン、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕ケトン、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルフィド、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕スルフィド、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホキシド、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホキシド、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、1,4−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル〕ベンゼン、1,3−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル〕ベンゼン、4,4’−ビス〔3−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル〕ジフェニルエーテル、4,4’−ビス〔3−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル〕ジフェニルエーテル、4,4’−ビス〔4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ〕ベンゾフェノン、4,4’−ビス〔4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ〕ジフェニルスルホン、ビス〔4−{4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ}フェニル〕スルホン、1,4−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ〕−α,α−ジメチルベンジル〕ベンゼン、1,3−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル〕ベンゼン等が挙げられる。これらは単独または2種以上を混合して使用される。本発明の物性を効果的に発現するために、少なくとも成分の1つとして、4,4’−ジアミノジフェニルエーテルを用いることが好ましい。
【0031】
上記芳香族多価カルボン酸無水物成分とジアミン成分とを略等モル用いて有機極性溶媒中で重合反応させることにより、ポリイミド前駆体(ポリアミック酸)を得ることができる。下記にポリアミック酸の製造方法について具体的に説明する。
なお、ポリアミック酸の重合反応に使用される有機極性溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミドなどのホルムアミド系溶媒、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミドなどのアセトアミド系溶媒、N−メチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドンなどのピロリドン系溶媒、フェノール、o−,m−またはp−クレゾール、キシレノール、ハロゲン化フェノール、カテコールなどのフェノール系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン等のエーテル系溶媒、メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコール系溶媒、ブチルセロソルブ等のセロソルブ系またはヘキサメチルホスホルアミド、γ−ブチロラクトンなどを挙げることができ、これらを単独または混合溶媒として用いるのが望ましい。溶媒は、ポリアミック酸を溶解するものであれば特に限定されないが、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンが特に好ましい。
【0032】
ポリイミド前駆体を製造する場合の例として、まず、アルゴン、窒素などの不活性ガス雰囲気下において、1種または複数種のジアミンを上記の有機溶媒に溶解するか、またはスラリー状に分散させる。この溶液に前記した少なくとも1種の芳香族多価カルボン酸無水物、またはその誘導体を添加(固体状態のままでも、有機溶媒に溶解した溶液状態でも、スラリー状態でもよい)すると、発熱を伴って開環重付加反応が起こり、急速に溶液の粘度増大が見られ、高分子量のポリアミック酸溶液が得られる。この際の反応温度は、通常−20℃〜100℃、望ましくは60℃以下に制御することが好ましい。反応時間は、30分〜12時間程度である。
【0033】
上記は一例であり、反応における上記添加手順とは逆に、まず芳香族多価カルボン酸無水物またはその誘導体を有機溶媒に溶解または拡散させておき、この溶液中に前記ジアミンを添加させてもよい。ジアミンの添加は、固体状態のままでも、有機溶媒に溶解した溶液状態でも、スラリー状態でもよい。すなわち、酸二無水物成分と、ジアミン成分との混合順序は限定されない。さらには、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとを同時に有機極性溶媒中に添加して反応させてもよい。
【0034】
上記のようにして、芳香族多価カルボン酸無水物またはその誘導体と、芳香族ジアミン成分とをおよそ等モル、有機極性溶媒中で重合反応することにより、ポリアミック酸が有機極性溶媒中に均一に溶解した状態でポリイミド前駆体溶液が得られる。
【0035】
本発明におけるポリイミド前駆体溶液(ポリアミック酸溶液)は、上記のようにして合成したものを使用することが可能であるが、簡便には有機溶媒にポリアミック酸組成物が溶解された状態の、いわゆるポリイミドワニスとして上市されているものを入手して使用することもできる。
【0036】
このような例としては、トレニース(東レ社製)、U−ワニス(宇部興産社製)、リカコート(新日本理化社製)、オプトマー(JSR社製)、SE812(日産化学社製)、CRC8000(住友ベークライト社製)等が代表的なものとして挙げられる。
【0037】
合成または入手したポリアミック酸溶液に、必要に応じて充填剤を混合・分散して塗工液が調製される。塗工液を後述のように支持体(成形用の型)に塗布した後、加熱等の処理することにより、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸からポリイミドへの転化(イミド化)が行われる。
【0038】
ポリアミック酸は、加熱する方法(1)、または化学的方法(2)によってイミド化することができる。加熱する方法(1)は、ポリアミック酸を例えば200〜350℃に加熱処理することによってポリイミドに転化する方法であり、ポリイミド(ポリイミド樹脂)を得る簡便かつ実用的な方法である。一方、化学的方法(2)は、ポリアミック酸を脱水環化試薬(カルボン酸無水物と第3アミンの混合物など)により反応した後、加熱処理して完全にイミド化する方法であり、(1)の加熱する方法に比べると煩雑でコストのかかる方法であるため、通常(1)の方法が多く用いられている。
なお、ポリイミドの本来的な性能を発揮させるためには、相当するポリイミドのガラス転移温度以上に加熱して、イミド化を完結させることが好ましい。
【0039】
イミド化の進行状況(イミド化の程度)は、通常行われているイミド化率の測定手法により評価することができる。
このようなイミド化率の測定方法としては、例えば、9〜11ppm付近のアミド基に帰属される1Hと6〜9ppm付近の芳香環に帰属される1Hとの積分比から算出する核磁気共鳴分光法(NMR法)、フーリエ変換赤外分光法(FT−IR法)、イミド閉環に伴う水分を定量する方法、カルボン酸中和滴定法など種々の方法が用いられているが、中でもフーリエ変換赤外分光法(FT−IR法)は最も一般的な方法である。
【0040】
フーリエ変換赤外分光法(FT−IR法)では、イミド化率を、例えば、次のように定義する。
すなわち、焼成段階(イミド化処理段階)でのイミド基のモル数を(A)とし、100%イミド化された場合(理論的)のイミド基のモル数を(B)とすると、次式により表される。
【0041】
〔数1〕
イミド化率(%)=[(A)/(B)]×100
この定義におけるイミド基のモル数は、FT−IR法により測定されるイミド基の特性吸収の吸光度比から求めることができる。例えば、代表的な特性吸収として、以下の吸光度比を用いてイミド化率を評価することができる。
(1)イミドの特性吸収の1つである725cm−1(イミド環C=O基の変角振動帯)と、ベンゼン環の特性吸収1.015cm−1との吸光度比
(2)イミドの特性吸収の1つである1.380cm−1(イミド環C−N基の変角振動帯)と、ベンゼン環の特性吸収1,500cm−1との吸光度比
(3)イミドの特性吸収の1つである1,720cm−1(イミド環C=O基の変角振動帯)と、ベンゼン環の特性吸収1,500cm−1との吸光度比
(4)イミドの特性吸収の1つである1.720cm−1とアミド基の特性吸収1.670cm−1(アミド基N−H変角振動とC−N伸縮振動の間の相互作用)との吸光度比
また、3000〜3300cm−1にかけてのアミド基由来の多重吸収帯が消失していることを確認すればさらにイミド化完結の信頼性は高まる。
【0042】
上記のような作製方法において、モノマーの種類の組合わせ、モノマーの仕込み方法や反応温度、反応時間などによって、溶媒に対する溶解度の異なる組成や分子量を調整することができる。
【0043】
本発明では、カーボンブラックとの分散性のため溶媒としてN−メチル−2−ピロリドンが好ましく選択される。
【0044】
本発明で用いるカーボンブラックは、pH=6〜8程度の中性のカーボンブラックを用いる。カーボンブラックは一般的に酸化処理をすることにより溶媒や樹脂への分散性が向上するが、酸化処理を施したカーボンを用いるとポリイミドの生成過程、すなわちポリアミック酸が加熱硬化する際の分子量やイミド化に影響を及ぼし、機械特性が劣るといった問題が生じる。機械特性が劣るとは、具体的には、機械強度としての引き裂き強度、耐折強度が低下する。
【0045】
本発明においては、中性カーボンブラックとして、BET比表面積が60〜100m/gで、かつ揮発分が0.5〜2重量%のものを使用することでより良い分散性を発現できる。ここで揮発分とは、950℃において揮発する成分を指す。
【0046】
さらには、ポリイミド樹脂の前駆体として、ピロメリット酸二無水物と4,4’−ジアミノジフェニルエーテルを主成分として重合してなる数平均分子量3万未満のポリアミック酸を用いることにより、さらに良好な分散性のものが作製できる。この数平均分子量3万未満のポリアミック酸は、数平均分子量が5千〜3万未満のものである。
主成分とは、ポリイミド樹脂を構成する酸無水物モノマーとジアミンモノマーによる特定の組み合わせによる構成成分が50mol%以上含んでいることである。
すなわち、本発明のポリイミド樹脂としては、ピロメリット酸二無水物と4-4’-ジアミノジフェニルエーテルによる重合成分が、ポリイミド重合体全体の50mol%以上であることが好ましい。
【0047】
上記構成における分散において、カーボンブラックの体積平均粒径は、150〜250nmが好ましい。150nm以下では分散性は良好であるが、所定の電気抵抗を発現するための添加量が多くなりすぎ塗膜が脆くなり好ましくない。250nm以上では、抵抗がばらつきやすく好ましくない。また、カーボンブラックの添加量としては、シームレスベルトに占める割合が15〜25重量%となる量が良い。特に、18〜22重量%が好ましい。添加量が少ないと抵抗のばらつきや電気的疲労による変化が大きく好ましくない。添加量が多いと塗膜が脆くなり好ましくない。前記粒径と添加量をともに満たす状態とすることが好ましい。
【0048】
本発明では、ポリアミック酸の数平均分子量は3万未満が分散性上好ましいが、機械強度面で不十分な場合がある。この場合、数平均分子量が3万未満のポリアミック酸の一部を数平均分子量3万以上のポリアミック酸に代え、これを混合してもよい。数平均分子量3万以上のポリアミック酸は、数平均分子量が3万〜10万のものである。
この場合、数平均分子量3万未満のポリアミック酸と数平均分子量3万以上のポリアミック酸との割合は特に限定しないが、2種類の樹脂の相溶性が良いものを選択する。また、カーボンを分散する際には数平均分子量が3万未満のものを用いて分散し、その後に数平均分子量3万以上の樹脂を混合する方が好ましい。
【0049】
本発明で使用する中性カーボンブラックとしては、市販では例えば以下のものがある。
キャボット社のREGAL330R(比表面積94m/g、揮発分1wt%)、REGAL300R(比表面積80m/g、揮発分1wt%)、MONARCH460(比表面積84m/g、揮発分1wt%)、
コロンビアンカーボン社のRaven1080Ultra(比表面積79m/g、揮発分1.6wt%)、Raven1060Ultra(比表面積66m/g、揮発分1.6wt%)、Raven1025(比表面積96m/g、揮発分1wt%)、Raven1000(比表面積92m/g、揮発分1.9wt%)、Raven785(比表面積89m/g、揮発分0.6wt%)、RavenL(比表面積79m/g、揮発分0.5wt%)、RavenLUltra(比表面積85m/g、揮発分1wt%)、
東海カーボン社の#7400(比表面積85m/g、揮発分1.5wt%)、
三菱化学社の#52(比表面積88m/g、揮発分0.8wt%)、#50(比表面積100m/g、揮発分1.5wt%)、#33(比表面積85m/g、揮発分0.6wt%)、#32(比表面積83m/g、揮発分0.6wt%)、#30(比表面積74m/g、揮発分0.6wt%)。
【0050】
該カーボンブラックを分散させる方法は、ボールミル、ペイントシェーカー、ビーズミル、ジェットミルなどの一般的な分散機にて分散できる。
該分散機に、スラリーとして、溶媒、カーボンブラック、ポリアミック酸を混合したものを投入し、所定時間分散して分散液を作製する。このとき必要に応じて分散助剤となる添加剤を含有させてもよい。次いで、カーボンブラックの添加量が所定量になるように該カーボン分散液とポリアミック酸を混合して、塗布液を作製する。
このときも、必要に応じて、レベリング剤、消泡剤などの添加剤を添加してもよい。
また、他の機能を付与する目的での樹脂や添加剤、充填剤を含有させることもできる。
混合には、スリーワンモーター、遠心攪拌機、3軸遊星攪拌機、ホモジナイザー、超音波分散機など機器が使用できる。
【0051】
次に、ポリアミック酸を含む塗工液を用いてシームレスベルトを製造する方法として、最も好ましい方法の一つである遠心成形について説明する。
以下の説明は、ベルト作製の一例であり、これに限定されるものではない。
遠心成型は円筒状の回転体から構成されるものであり、この円筒状の回転体をゆっくりと回転させながら塗工液を円筒の内面全体に均一になるように塗布・流延(塗膜を形成)する。そして、回転させつつ徐々に昇温させながら、約80〜150℃の温度で塗膜中の溶媒を蒸発させていく。この過程では、雰囲気の蒸気(揮発した溶媒等)を効率よく循環して取り除くことが好ましい。自己支持性のある膜が得られたところで常温に戻し、高温処理の可能な加熱炉(焼成炉)に移し、段階的に昇温し、最終的に300℃〜400℃程度の加熱処理を行なう。加熱完了後、徐冷して膜を型から剥離する。このようにしてシームレスベルトが形成される。なお、型には、剥離しやすいように予め、離型剤または離型層を形成しておくことが好ましい。
【0052】
次に、本発明の画像形成装置に装備されるベルト構成部のシームレスベルトについて、要部模式図を参照しながら以下に詳しく説明する。なお、図は一例であってこれに限定されるものではない。
【0053】
図1は、ベルト部材等を装備した画像形成装置の要部概略構成を示す。
図1に示すベルト部材を含む中間転写ユニット(500)は、複数のローラに張架された中間転写体である中間転写ベルト(501)などにより構成されている。この中間転写ベルト(501)の周りには、2次転写ユニット(600)の2次転写電荷付与手段である2次転写バイアスローラ(605)、中間転写体クリーニング手段であるベルトクリーニングブレード(504)、潤滑剤塗布手段の潤滑剤塗布部材である潤滑剤塗布ブラシ(505)などが対向するように配設されている。
【0054】
また、位置検知用マークが中間転写ベルト(501)の外周面または内周面に図示しない位置検知用マークが設けられる。ただし、中間転写ベルト(501)の外周面側については位置検知用マークがベルトクリーニングブレード(504)の通過域を避けて設ける工夫が必要であり、配置上の困難さを伴うことがあるので、その場合には位置検知用マークを中間転写ベルト(501)の内周面側に設けてもよい。マーク検知用センサとしての光学センサ(514)は、中間転写ベルト(501)が架け渡されている1次転写バイアスローラ(507)とベルト駆動ローラ(508)との間の位置に設けられる。
【0055】
この中間転写ベルト(501)は、1次転写電荷付与手段である1次転写バイアスローラ(507)、ベルト駆動ローラ(508)、ベルトテンションローラ(509)、2次転写対向ローラ(510)、クリーニング対向ローラ(511)、及びフィードバック電流検知ローラ(512)に張架されている。各ローラは導電性材料で形成され、1次転写バイアスローラ(507)以外の各ローラは接地されている。1次転写バイアスローラ(507)には、定電流または定電圧制御された1次転写電源(801)により、トナー像の重ね合わせ数に応じて所定の大きさの電流または電圧に制御された転写バイアスが印加されている。
【0056】
中間転写ベルト(501)は、図示しない駆動モータによって矢印方向に回転駆動されるベルト駆動ローラ(508)により、矢印方向に駆動される。
このベルト部材である中間転写ベルト(501)は、通常、半導体、または絶縁体で、単層または多層構造となっているが、本発明においてはシームレスベルトが好ましく用いられ、これによって耐久性が向上すると共に、優れた画像形成が実現できる。また、中間転写ベルトは、感光体ドラム(200)上に形成されたトナー像を重ね合わせるために、通紙可能最大サイズより大きく設定されている。
【0057】
2次転写手段である2次転写バイアスローラ(605)は、2次転写対向ローラ(510)に張架された部分の中間転写ベルト(501)のベルト外周面に対して、後述する接離手段としての接離機構によって、接離可能に構成されている。2次転写バイアスローラ(605)は、2次転写対向ローラ(510)に張架された部分の中間転写ベルト(501)との間に被記録媒体である転写紙(P)を挟持するように配設されており、定電流制御される2次転写電源(802)によって所定電流の転写バイアスが印加されている。
【0058】
レジストローラ(610)は、2次転写バイアスローラ(605)と2次転写対向ローラ(510)に張架された中間転写ベルト(501)との間に、所定のタイミングで転写材である転写紙(P)を送り込む。また、2次転写バイアスローラ(605)には、クリーニング手段であるクリーニングブレード(608)が当接している。該クリーニングブレード(608)は、2次転写バイアスローラ(605)の表面に付着した付着物を除去してクリーニングするものである。
【0059】
このような構成のカラー複写機において、画像形成サイクルが開始されると、感光体ドラム(200)は、図示しない駆動モータによって矢印で示す半時計方向に回転され、該感光体ドラム(200)上に、Bk(ブラック)トナー像形成、C(シアン)トナー像形成、M(マゼンタ)トナー像形成、Y(イエロー)トナー像形成が行なわれる。中間転写ベルト(501)はベルト駆動ローラ(508)によって矢印で示す時計回りに回転される。この中間転写ベルト(501)の回転に伴って、1次転写バイアスローラ(507)に印加される電圧による転写バイアスにより、Bkトナー像、Cトナー像、Mトナー像、Yトナー像の1次転写が行なわれ、最終的にBk、C、M、Yの順に中間転写ベルト(501)上に各トナー像が重ね合わされて形成される。
【0060】
例えば、上記Bkトナー像形成は次のように行なわれる。
図1において、帯電チャージャ(203)は、コロナ放電によって感光体ドラム(200)の表面を負電荷で所定電位に一様に帯電する。上記ベルトマーク検知信号に基づき、タイミングを定め、図示しない書き込み光学ユニットにより、Bkカラー画像信号に基づいてレーザ光によるラスタ露光を行なう。このラスタ像が露光されたとき、当初一様帯電された感光体ドラム(200)の表面の露光された部分は、露光光量に比例する電荷が消失し、Bk静電潜像が形成される。このBk静電潜像に、Bk現像器(231K)の現像ローラ上の負帯電されたBkトナーが接触することにより、感光体ドラム(200)の電荷が残っている部分にはトナーが付着せず、電荷の無い部分つまり露光された部分にはトナーが吸着し、静電潜像と相似なBkトナー像が形成される。
【0061】
このようにして感光体ドラム(200)上に形成されたBkトナー像は、感光体ドラム(200)と接触状態で等速駆動回転している中間転写ベルト(501)のベルト外周面に1次転写される。この1次転写後の感光体ドラム(200)の表面に残留している若干の未転写の残留トナーは、感光体ドラム(200)の再使用に備えて、感光体クリーニング装置(201)で清掃される。この感光体ドラム(200)側では、Bk画像形成工程の次にY画像形成工程に進み、所定のタイミングでカラースキャナによるY画像データの読み取りが始まり、そのY画像データによるレーザ光書き込みによって、感光体ドラム(200)の表面にY静電潜像を形成する。
【0062】
そして、先のBk静電潜像の後端部が通過した後で、且つY静電潜像の先端部が到達する前にリボルバ現像ユニット(230)の回転動作が行なわれ、Y現像機(231Y)が現像位置にセットされ、Y静電潜像がYトナーで現像される。以後、Y静電潜像領域の現像を続けるが、Y静電潜像の後端部が通過した時点で、先のBk現像機(231K)の場合と同様にリボルバ現像ユニットの回転動作を行ない、次のC現像機(231C)を現像位置に移動させる。これもやはり次のC静電潜像の先端部が現像位置に到達する前に完了させる。なお、C及びMの画像形成工程については、それぞれのカラー画像データ読み取り、静電潜像形成、現像の動作が上述のBk、Yの工程と同様であるので説明は省略する。
【0063】
このようにして感光体ドラム(200)上に順次形成されたBk、Y、C、Mのトナー像は、中間転写ベルト(501)上の同一面に順次位置合わせされて1次転写される。これにより、中間転写ベルト(501)上に最大で4色が重ね合わされたトナー像が形成される。一方、上記画像形成動作が開始される時期に、転写紙Pが転写紙カセット又は手差しトレイなどの給紙部から給送され、レジストローラ(610)のニップで待機している。
そして、2次転写対向ローラ(510)に張架された中間転写ベルト(501)と2次転写バイアスローラ(605)によりニップが形成された2次転写部に、上記中間転写ベルト(501)上のトナー像の先端がさしかかるときに、転写紙(P)の先端がこのトナー像の先端に一致するように、レジストローラ(610)が駆動されて、転写紙ガイド板(601)に沿って転写紙(P)が搬送され、転写紙(P)とトナー像とのレジスト合わせが行なわれる。
【0064】
このようにして、転写紙(P)が2次転写部を通過すると、2次転写電源(802)によって2次転写バイアスローラ(605)に印加された電圧による転写バイアスにより、中間転写ベルト(501)上の4色重ねトナー像が転写紙(P)上に一括転写(2次転写)される。この転写紙(P)は、転写紙ガイド板(601)に沿って搬送されて、2次転写部の下流側に配置した除電針からなる転写紙除電チャージャ(606)との対向部を通過することにより除電された後、ベルト構成部であるベルト搬送装置(210)により定着装置(270)に向けて送られる(図1参照)。そして、この転写紙(P)は、定着装置(270)の定着ローラ(271)、(272)のニップ部でトナー像が溶融定着された後、図示しない排出ローラで装置本体外に送り出され、図示しないコピートレイに表向きにスタックされる。なお、定着装置(270)は必要によりベルト構成部を備えた構成とすることもできる。
【0065】
一方、上記ベルト転写後の感光体ドラム(200)の表面は、感光体クリーニング装置(201)でクリーニングされ、上記除電ランプ(202)で均一に除電される。また、転写紙(P)にトナー像を2次転写した後の中間転写ベルト(501)のベルト外周面に残留した残留トナーは、ベルトクリーニングブレード(504)によってクリーニングされる。該ベルトクリーニングブレード(504)は、図示しないクリーニング部材離接機構によって、該中間転写ベルト(501)のベルト外周面に対して所定のタイミングで接離するように構成されている。
【0066】
このベルトクリーニングブレード(504)の上記中間転写ベルト(501)の移動方向上流側には、該中間転写ベルト(501)のベルト外周面に対して接離するトナーシール部材(503)が設けられている。このトナーシール部材(503)は、上記残留トナーのクリーニング時に上記ベルトクリーニングブレード(504)から落下した落下トナーを受け止めて、該落下トナーが上記転写紙(P)の搬送経路上に飛散するのを防止している。このトナーシール部材(503)は、上記クリーニング部材離接機構によって、上記ベルトクリーニングブレード(504)とともに、該中間転写ベルト(501)のベルト外周面に対して接離する。
【0067】
このようにして残留トナーが除去された中間転写ベルト(501)のベルト外周面には、上記潤滑剤塗布ブラシ(505)により削り取られた潤滑剤(506)が塗布される。該潤滑剤(506)は、例えば、ステアリン酸亜鉛などの固形体からなり、該潤滑剤塗布ブラシ(505)に接触するように配設されている。また、この中間転写ベルト(501)のベルト外周面に残留した残留電荷は、該中間転写ベルト(501)のベルト外周面に接触した図示しないベルト除電ブラシにより印加される除電バイアスによって除去される。ここで、上記潤滑剤塗布ブラシ(505)及び上記ベルト除電ブラシは、それぞれの図示しない接離機構により、所定のタイミングで、上記中間転写ベルト(501)のベルト外周面に対して接離するようになっている。
【0068】
ここで、リピートコピーの時は、カラースキャナの動作及び感光体ドラム(200)への画像形成は、1枚目の4色目(M)の画像形成工程に引き続き、所定のタイミングで2枚目の1色目(Bk)の画像形成工程に進む。また、中間転写ベルト(501)は、1枚目の4色重ねトナー像の転写紙への一括転写工程に引き続き、ベルト外周面の上記ベルトクリーニングブレード(504)でクリーニングされた領域に、2枚目のBkトナー像が1次転写されるようにする。その後は、1枚目と同様の動作になる。以上は、4色フルカラーコピーを得るコピーモードであったが、3色コピーモード、2色コピーモードの場合は、指定された色と回数の分について、上記同様の動作を行なうことになる。また、単色コピーモードの場合は、所定枚数が終了するまでの間、リボルバ現像ユニット(230)の所定色の現像機のみを現像動作状態にし、ベルトクリーニングブレード(504)を中間転写ベルト(501)に接触させたままの状態にしてコピー動作を行なう。
【0069】
上記実施形態では、感光体ドラム1を一つだけ備えた複写機について説明したが、本発明は、例えば、図2に示すような複数の感光体ドラムを一つの中間転写ベルトに沿って並設した画像形成装置にも適用できる。
【0070】
図2は、4つの異なる色(ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン)のトナー像を形成するための4つの感光体ドラム(21BK、21Y、21M、21C)を備えた4ドラム型のデジタルカラープリンタの一構成例を示す。
【0071】
図2において、プリンタ本体(10)は電子写真方式によるカラー画像形成を行なうための、画像書込部(12)、画像形成部(13)、給紙部(14)から構成されている。画像信号を元に画像処理部で画像処理して画像形成用の黒(BK)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、シアン(C)の各色信号に変換し、画像書込部(12)に送信する。画像書込部(12)は、例えば、レーザ光源と、回転多面鏡等の偏向器と、走査結像光学系、及びミラー群からなるレーザ走査光学系であり、上記の各色信号に対応した4つの書込光路を有し、画像形成部(13)の各色毎に設けられた像担持体(感光体)(21BK、21M、21Y、21C)に各色信号に応じた画像書込を行なう。
【0072】
画像形成部(13)は黒(BK)用、マゼンタ(M)用、イエロー(Y)用、シアン(C)用の各像担持体である感光体(21BK、21M、21Y、21C)を備えている。この各色用の各感光体としては、通常OPC感光体が用いられる。各感光体(21BK、21M、21Y、21C)の周囲には、帯電装置、上記書込部(12)からのレーザ光の露光部、黒、マゼンタ、イエロー、シアンの各色用の現像装置(20BK、20M、20Y、20C)、1次転写手段としての1次転写バイアスローラ(23BK、23M、23Y、23C)、クリーニング装置(表示略)、及び図示しない感光体除電装置等が配設されている。なお、上記現像装置(20BK、20M、20Y、20C)には、2成分磁気ブラシ現像方式を用いている。ベルト構成部である中間転写ベルト(22)は、各感光体(21BK、21M、21Y、21C)と、各1次転写バイアスローラ(23BK、23M、23Y、23C)との間に介在し、各感光体上に形成された各色のトナー像が順次重ね合わせて転写される。
【0073】
一方、転写紙(P)は、給紙部(14)から給紙された後、レジストローラ(16)を介して、ベルト構成部である転写搬送ベルト(50)に担持される。そして、中間転写ベルト(22)と転写搬送ベルト(50)とが接触するところで、上記中間転写ベルト(22)上に転写されたトナー像が、2次転写手段としての2次転写バイアスローラ(60)により2次転写(一括転写)される。これにより、転写紙(P)上にカラー画像が形成される。このカラー画像が形成された転写紙(P)は、転写搬送ベルト(50)により定着装置(15)に搬送され、この定着装置(15)により転写された画像が定着された後、プリンタ本体外に排出される。
【0074】
なお、上記2次転写時に転写されずに上記中間転写ベルト(22)上に残った残留トナーは、ベルトクリーニング装置(25)によって中間転写ベルト(22)から除去される。このベルトクリーニング装置(25)の下流側には、潤滑剤塗布装置(表示略)が配設されている。この潤滑剤塗布装置は、固形潤滑剤と、中間転写ベルト(22)に摺擦して固形潤滑剤を塗布する導電性ブラシとで構成されている。該導電性ブラシは、中間転写ベルト(22)に常時接触して、中間転写ベルト(22)に固形潤滑剤を塗布している。固形潤滑剤は、中間転写ベルト(22)のクリーニング性を高め、フィルミィングの発生を防止し耐久性を向上させる作用がある。
【実施例】
【0075】
以下、実施例に基づいて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、これら実施例によって制限されるものではない。
【0076】
以下の実施例で評価する特性は、以下の方法にて評価した。
【0077】
<カーボンブラックの体積平均粒径の測定>
ナノトラックUPA150(日機装製)にて測定する。
分散液又は塗布液を、溶媒(N−メチル−2−ピロリドン)にて200倍に希釈し、よく攪拌した後、10分静置させた液を測定サンプル液とした。
測定パラメーターは以下の通り。
粒子形状;非球形、透過
粒子密度;1.86g/cm
粒子屈折率;1.82
溶媒屈折率;1.47
溶媒粘度;1.63
計測時間;4min.
【0078】
<電気抵抗測定>
ハイレスター(三菱化学製)にて測定する。
URSプローブを使用。
100V/10秒印加時の体積抵抗を10点測定し、その最大値の対数値と最小値の対数値の差を「体積抵抗ばらつき」として求めた。この値が、0.5以下に収まることが好ましい。
【0079】
<引き裂き強度の評価>
オートグラフAG−IS(島津製作所製)にて、JIS K7128 トラウザ法に準拠して測定する。
引き裂き速度は、100mm/min.
強度として、5N/mm以上が好ましい。
【0080】
<耐折強度の測定>
MIT耐揉試験機DA(東洋精機製)にて、JIS P8115に準拠して測定する。
折り曲げ角度;135度
曲げ速度;175回/min.
錘;1kg
サンプル幅;15mm
破断までの耐折回数として、2000回以上が好ましい。
【0081】
<電子写真装置における画像評価>
図2のフルカラー電子写真装置の中間転写ベルトとして搭載し、ハーフトーン画像評価を行なった。また、一万枚連続プリントした際のベルトの状態を観察した。
【0082】
(塗布液Aの作製)
ピロメリット酸二無水物1molと4,4’−ジアミノジフェニルエーテル0.8mol、4,4’−ジアミノジフェニルメタン0.2molとを反応させて得た数平均分子量25000のポリアミック酸溶液A(固形分20%)10重量部、カーボンブラック(REGAL330R(比表面積94m/g、揮発分1wt%);キャボット社製)10重量部、N−メチル−2−ピロリドン80重量部の混合物を総量1kg作製し、ビーズミル機ミニツア(アシザワファインテック社製)に投入し、直径0.5mmのジルコニアビースを用いて、流量0.5L/min.で約4時間循環させ分散させた。この液を取り出し、分散液とした。この分散液のカーボンブラックの体積平均粒径は、180nmであった。
【0083】
この分散液を42重量部、先のポリアミック酸溶液Aを57.5重量部、ポリエーテル変性シリコーン(FZ2105;東レダウコーニング社製)のN−メチル−2−ピロリドン1%溶液を0.5重量部、これらの混合物を遠心式攪拌脱泡機(あわとり練太郎AR500)にて1000rpmで2分間攪拌し、1000rpmで30sec脱泡し、塗布液Aとした。本塗布液Aのカーボンブラックの体積平均粒径は190nmであった。
【0084】
(塗布液Bの作製)
塗布液Aの作製におけるカーボンブラックを、Raven1000(比表面積92m/g、揮発分1.9wt%;コロンビアンカーボン社製)に代えた以外は同様にして塗布液Bを作製した。本塗布液Bのカーボンブラックの体積平均粒径は、200nmであった。
【0085】
(塗布液Cの作製)
塗布液Aの作製におけるカーボンブラックを、Raven1060Ultra(比表面積66m/g、揮発分1.6wt%;コロンビアンカーボン社製)に代える以外は同様にして塗布液Cを作製した。本塗布液Cのカーボンブラックの体積平均粒径は、250nmであった。
【0086】
(塗布液Dの作製)
ピロメリット酸二無水物1molと4,4’−ジアミノジフェニルエーテル0.8mol、4,4’−ジアミノジフェニルメタン0.2molとを反応させて得た数平均分子量25000のポリアミック酸樹脂溶液A(固形分20%)10重量部、カーボンブラック(REGAL330R(比表面積94m/g、揮発分1wt%);キャボット社製)10重量部、N−メチル−2−ピロリドン80重量部の混合物を総量1kg作製し、ビーズミル機ミニツア(アシザワファインテック社製)に投入し、直径0.5mmのジルコニアビースを用いて、流量0.5L/min.で約4時間循環させ分散させた。この液を取り出し、分散液とした。この分散液のカーボンブラックの体積平均粒径は、180nmであった。
【0087】
この分散液を42重量部、ピロメリット酸二無水物1molと4,4’-ジアミノジフェニルエーテル0.8mol、4,4’-ジアミノジフェニルメタン0.2molとを反応させて得た数平均分子量35000のポリアミック酸樹脂溶液B(固形分20%)を57.5重量部、ポリエーテル変性シリコーン(FZ2105;東レダウコーニング社製)のN−メチル−2−ピロリドン1%溶液を0.5重量部、これらの混合物を遠心式攪拌脱泡機(あわとり練太郎AR500)にて1000rpmで2分間攪拌し、1000rpmで30sec脱泡し、塗布液Dとした。本塗布液Dのカーボンブラックの体積平均粒径は200nmであった。
【0088】
(塗布液Eの作製)
塗布液Aの作製におけるカーボンブラックを、酸化処理カーボンMA11(比表面積92m/g、揮発分1.6wt%;三菱化学社製)と代える他は同じとして塗布液Eを作製した。本塗布液Eのカーボンブラックの体積平均粒径は、250nmであった。
【0089】
(塗布液Fの作製)
塗布液Aの作製におけるカーボンブラックを、酸化処理カーボンREGAL400R(比表面積96m/g、揮発分3.5wt%;キャボット社製)と代える他は同じとして塗布液Fを作製した。本塗布液Fのカーボンブラックの体積平均粒径は、220nmであった。
【0090】
(塗布液Gの作製)
塗布液Aの作製におけるカーボンブラックを、REGAL250R(比表面積55m/g、揮発分1.0wt%;キャボット)と代える他は同じとして塗布液Gを作製した。本塗布液Gのカーボンブラックの体積平均粒径は、300nmであった。
【0091】
(塗布液Hの作製)
塗布液Aの作製におけるカーボンブラックを、#44(比表面積110m/g、揮発分0.8wt%;三菱化学製)と代える他は同じとして塗布液Hを作製した。本塗布液Hのカーボンブラックの体積平均粒径は、250nmであった。
【0092】
[シームレスベルトの作製]
内径100mm、長さ300mmの内面を鏡面仕上げした金属製円筒を型として用い、この円筒型を50rpm(回/分)で回転させながら、上記で作製した各塗工液を円筒内面に均一に流延するように流して塗布した。所定の全量を流し終えて塗膜が満遍なく広がった時点で、回転数を100rpmに上げ、熱風循環乾燥機に投入して、110℃まで徐々に昇温して60分加熱した。さらに昇温して200℃で20分加熱、次いで、300℃で30分加熱し、回転を停止、徐冷して取り出し、形成された塗膜を円筒内面から剥離し、膜厚65μmの各シームレスベルトを得た。
【0093】
塗布液A〜Hから得られた各シームレスベルト(1)〜(8)について、体積抵抗のばらつき、引き裂き強度、耐折強度、画像評価を実施した。結果を表1に示す。
【0094】
【表1】

【0095】
表1からわかるように、実施例1〜4のシームレスベルト(1)〜(4)を中間転写ベルトとして用いると、体積抵抗のばらつきが小さく良好な画像品質が得られるフルカラー電子写真装置を提供することができる。
さらに、引き裂き強度、耐折強度にも優れ、長期使用においても割れや亀裂が生じない耐久性の高い中間転写ベルトとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0096】
【図1】本発明に係わる電子写真装置の一例を示す概略の構成図である。
【図2】本発明に係わる電子写真装置の他の例を示す概略の構成図である。
【符号の説明】
【0097】
(図1)
P 転写紙
70 除電ローラ
80 アースローラ
200 感光体ドラム
201 感光体クリーニング装置
204 電位センサ
205 トナー画像濃度センサ
210 ベルト搬送装置
230 リボルバ現像ユニット
270 定着装置
500 中間転写ユニット
501 中間転写ベルト
503 トナーシール部材
504 ベルトクリーニングブレード
505 潤滑剤塗布ブラシ
510 2次転写対向ローラ
513 トナー画像
514 光学センサ
600 2次転写ユニット
608 クリーニングブレード
(図2)
P 転写紙
10 プリンタ本体
12 画像書込部
13 画像形成部
14 給紙部
15 定着装置
16 レジストローラ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくともカーボンブラックとポリイミド樹脂からなる電子写真用シームレスベルトであって、前記ポリイミド樹脂はポリアミック酸のイミド化物であり、前記カーボンブラックはBET比表面積が60〜100m/gで、かつ揮発分が2.0重量%以下の中性カーボンブラックであることを特徴とする電子写真用シームレスベルト。
【請求項2】
前記ポリアミック酸が、ピロメリット酸二無水物と4,4’-ジアミノジフェニルエーテルとを主成分として重合してなる数平均分子量3万未満のポリアミック酸であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真用シームレスベルト。
【請求項3】
前記ポリアミック酸が、ピロメリット酸二無水物と4,4’-ジアミノジフェニルエーテルとを主成分として重合してなる数平均分子量3万未満のポリアミック酸と数平均分子量3万以上のポリアミック酸を含有することを特徴とする請求項1に記載の電子写真用シームレスベルト。
【請求項4】
ポリアミック酸溶液に中性カーボンブラックを所定の粒径に分散させる分散液作製工程、該分散液とポリアミック酸溶液を混合することによって所定のカーボンブラック濃度に調整する塗布液作製工程、該塗布液を型に塗布し加熱乾燥させることによって脱溶媒・硬化させる成膜工程、該膜を冷却して型から脱離させる脱型工程からなる電子写真用シームレスベルトの製造方法であって、
前記分散液作製工程におけるポリアミック酸溶液には、数平均分子量が3万未満のポリアミック酸を用い、
前記分散液作製工程における中性カーボンブラックには、BET比表面積が60〜100m/gで、かつ揮発分が2.0重量%以下の中性カーボンブラックを用い、
前記塗布液作製工程におけるポリアミック酸溶液には、数平均分子量が3万以上のポリアミック酸を混合する、
ことを特徴とする電子写真用シームレスベルトの製造方法。
【請求項5】
少なくとも、像担持体上に静電潜像を形成するための静電潜像形成手段と、像担持体上に形成された静電潜像をトナーを用いてトナー像とする現像手段と、像担持体上のトナー像を中間転写ベルト上に転写する一次転写手段と、中間転写体上のトナー像を被記録媒体上に転写する二次転写手段と、該被記録媒体上のトナー像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置に使用される中間転写ベルトであって、
前記中間転写ベルトが請求項1ないし3のいずれかに記載のシームレスベルトであることを特徴とする中間転写ベルト。
【請求項6】
請求項5に記載の中間転写ベルトであって、該中間転写ベルトが、一つの像担持体に対してイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色の現像器を備え、該像担持体上に順次形成される複数のカラートナー現像画像を中間転写ベルト上に順次重ね合わせて一次転写を行ない、得られた一次転写画像を被記録媒体に一括して二次転写するフルカラー画像形成装置に使用されることを特徴とする中間転写ベルト。
【請求項7】
請求項5に記載の中間転写ベルトであって、該中間転写ベルトが、像担持体をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色分直列に配列し、該4つの像担持体上にそれぞれ形成されるカラートナー現像画像を中間転写ベルト上に順次重ね合わせて一次転写を行ない、得られた一次転写画像を被記録媒体に一括して二次転写する4連タンデム方式のフルカラー画像形成装置に使用されることを特徴とする中間転写ベルト。
【請求項8】
少なくとも、像担持体上に静電潜像を形成するための静電潜像形成手段と、像担持体上に形成された静電潜像をトナーを用いてトナー像とする現像手段と、像担持体上のトナー像を中間転写ベルト上に転写する一次転写手段と、中間転写体上のトナー像を被記録媒体上に転写する二次転写手段と、該被記録媒体上のトナー像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置であって、
前記中間転写ベルトが請求項1ないし3のいずれかに記載のシームレスベルトであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項9】
請求項8に記載の画像形成装置であって、該画像形成装置が、一つの像担持体に対してイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色の現像器を備え、該像担持体上に順次形成される複数のカラートナー現像画像を中間転写ベルト上に順次重ね合わせて一次転写を行ない、得られた一次転写画像を被記録媒体に一括して二次転写することを特徴とするフルカラー画像形成装置。
【請求項10】
請求項8に記載の画像形成装置であって、該画像形成装置が、像担持体をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色分直列に配列し、該4つの像担持体上にそれぞれ形成されるカラートナー現像画像を中間転写ベルト上に順次重ね合わせて一次転写を行ない、得られた一次転写画像を被記録媒体に一括して二次転写することを特徴とする4連タンデム方式のフルカラー画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2009−25625(P2009−25625A)
【公開日】平成21年2月5日(2009.2.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−189609(P2007−189609)
【出願日】平成19年7月20日(2007.7.20)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】