JP2003266454A - シームレス単層ベルト及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直径１００ｍｍ以上の場合でも外側へのそり
が生じにくく平面度にも優れるシームレス単層ベルト及
びその製造方法を提供する。 【解決手段】 ポリイミド系樹脂の前駆体溶液を円筒状
金型の内面で遠心成形して、自身が自己支持できるまで
乾燥、固化された前駆体ベルトを得た後、その前駆体ベ
ルトの内径よりも小さい外径を有する支持体に差し替え
て、加熱処理してイミド転化させる工程を含む、直径１
００ｍｍ以上のシームレス単層ベルトの製造方法におい
て、前記前駆体ベルトを前記支持体に差し替えた後、前
記加熱処理によりベルト幅方向に４〜１０％収縮させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、レーザー
ビームプリンター、ファクシミリなどの電子写真画像形
成装置において、感光体ベルト、中間転写ベルト、転写
搬送ベルト、又はその基材ベルト等として好適に使用で
きるシームレス単層ベルトに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、口径の大きいポリイミド系樹
脂のシームレス単層ベルトを厚み精度よくの製造する方
法としては、ポリイミド樹脂の前駆体溶液であるポリア
ミック酸溶液を円筒状金型の内面に塗布、遠心成形して
被膜を形成した後、このまま溶媒の除去及びイミド転化
まで継続して行なう方法が知られていた。また、ポリイ
ミド樹脂の前駆体溶液を円筒状金型の内面に塗布、遠心
成形して被膜を形成した後、被膜がそれ自体支持できる
まで一部溶媒の除去及び一部イミド転化を行なった後、
前記金型から剥離し、管状金型の外周に差し替えて溶媒
の除去及びイミド転化反応の完結を行なう方法等が知ら
れている。

【０００３】その際、ポリイミド系樹脂としては、ガラ
ス転位温度が比較的高いものが使用され、それより低い
温度でイミド転化を行うのが一般的であった。また、上
記ベルトに半導電性を付与する場合、予めポリイミド樹
脂の前駆体溶液にカーボンブラック等の導電性微粉末を
含有（分散）させていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記前
者の方法では、金型に貼り付いた状態でイミド転化を完
結させるため、金型面と空気面の厚み方向に歪が生じ、
金型面側すなわちベルトの外側に反るという現象が起こ
る。このような外側に反ったベルトを感光体ベルトや中
間転写ベルトに使用すると、転写ムラや画像不良を生じ
るといった問題やベルト端部のベルト位置検出用マー
ク、フラグ等がうまく読み取れず装置自体が止まってし
まうという不具合を生じる。なお、内側へのそりはロー
ル等での支持が可能なため、実用上問題になりにくい。

【０００５】また、上記後者の方法でも、樹脂の種類に
よったり、不適切な加熱条件により外側に反るという問
題がおこる。例えば、３，３’，４，４’−ビフェニル
テトラカルボン酸二無水物とｐ−フェニレンジアミンか
らなる単独重合体であるポリイミドを後者の方法に用い
ると、直径１００ｍｍまでは反りもなく、円筒状金型の
形状通りに成形できるが、直径１００ｍｍ以上になると
次第に外そりが生じ、この傾向は直径が大きくなるほど
顕著になることが判明した。

【０００６】これらは、前駆体ベルトを自己支持又は変
形しない程度までにするのに、７０％以上の溶剤がなけ
ればならないため、差し替えで空気面を入れ替え、キュ
アーしても、歪みが完全に解消されず、端部は外にそっ
たままであること、及び直径が大きくなるほど歪みも大
きく残るところに起因すると考えられる。

【０００７】そこで、本発明の目的は、直径１００ｍｍ
以上の場合でも外側へのそりが生じにくく平面度にも優
れるシームレス単層ベルト及びその製造方法を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意研究したところ、直径１００ｍｍ以上
のシームレス単層ベルトでも、特定の組成を選択し適切
な温度で加熱処理することなどにより、加熱処理時に適
度な収縮を生じさせれば、そりは改善され平面度にも優
れることを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００９】即ち、本発明のシームレス単層ベルトの製
造方法は、ポリイミド系樹脂の前駆体溶液を円筒状金型
の内面で遠心成形して、自身が自己支持できるまで乾
燥、固化された前駆体ベルトを得た後、その前駆体ベル
トの内径よりも小さい外径を有する支持体に差し替え
て、加熱処理してイミド転化させる工程を含む、直径１
００ｍｍ以上のシームレス単層ベルトの製造方法におい
て、前記前駆体ベルトを前記支持体に差し替えた後、前
記加熱処理によりベルト幅方向に４〜１０％収縮させる
ことを特徴とする。なお、本発明における収縮率やガラ
ス転位温度の具体的な測定方法は、実施例に記載のとお
りである。

【００１０】上記において、前記ポリイミド系樹脂が、
３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物とｐ−フェニレンジアミンと４，４’−ジアミノジ
フェニルエーテルとの共重合体であることが好ましい。

【００１１】一方、本発明のシームレス単層ベルトは、
３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物とｐ−フェニレンジアミンと４，４’−ジアミノジ
フェニルエーテルとの共重合体を樹脂成分として含むシ
ームレス単層ベルトであって、直径が１００ｍｍ以上で
あり、端部そり量が内側に０〜５ｍｍである。

【００１２】［作用効果］本発明の製造方法によると、
特定の組成を選択し適切な温度で加熱処理して、ベルト
幅方向に４〜１０％収縮させるため、実施例の結果が示
すように、直径１００ｍｍ以上の場合でも外側へのそり
が生じにくいシームレス単層ベルトを製造することがで
きる。その理由の詳細は明らかではないが、組成や温度
条件によって加熱処理時のベルト幅方向の収縮率を変化
させることができ、この収縮率を４％以上にすること
で、自己支持できるまで乾燥固化させた前駆体ベルトの
制膜時に生じた内部応力が緩和されるためと推測され
る。なお、収縮率が１０％を超えると、得られるベルト
の弾性率、平面度などの物性が不十分になるという問題
が生じ易くなる。

【００１３】前記加熱処理をポリイミド系樹脂のガラス
転位温度（Ｔｇ）以上で行う場合、加熱処理によってよ
り確実にベルト幅方向に４％以上収縮させることがで
き、より確実に外側へのそりを防止することができる。

【００１４】さらに、前記ポリイミド系樹脂の前駆体溶
液に無機及び／又は有機添加物をポリイミド系樹脂１０
０重量部に対して２０〜５０重量部添加するか、及び／
又はポリイミド系樹脂を、３，３’，４，４’−ビフェ
ニルテトラカルボン酸二無水物とｐ−フェニレンジアミ
ンからなる重合体及びそれらを主成分とする共重合体、
並びに、ピロメリット酸二無水物とベンジジン誘導体か
らなる重合体及びそれらを主成分とする共重合体を樹脂
成分として含むことによって達成される。

【００１５】一方、本発明のシームレス単層ベルトは、
直径が１００ｍｍ以上であり、端部そり量が内側に０〜
５ｍｍであるため、従来のベルトと比較してそりによる
問題が生じにくく、しかも所望の物性が得られ易いもの
となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明の製造方法では、まず、ポリイミド
系樹脂の前駆体溶液を円筒状金型の内面で遠心成形し
て、自身が自己支持できるまで乾燥、固化された前駆体
ベルトを得る。

【００１７】ポリイミド系樹脂の組成としては、３，
３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
とｐ−フェニレンジアミンからなる重合体及びそれらを
主成分とする共重合体、並びに、ピロメリット酸二無水
物とベンジジン誘導体からなる重合体及びそれらを主成
分とする共重合体などが好ましい。これらの剛直な繰り
返し単位は、全樹脂中に７０〜９５モル％含まれること
が好ましい。つまり、本発明では、高弾性率で線膨張係
数が２０ｐｐｍ／℃以下のポリイミド系樹脂が好適に用
いられる。

【００１８】共重合成分（柔軟成分）となるモノマーと
しては、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、２，
２’−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕
プロパン、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベン
ゼン等が好適に使用できる。このような柔軟成分（屈曲
セグメント）のモル比を調整することにより、ガラス転
位温度や弾性率、線膨張係数等の物性を制御することが
できる。

【００１９】ポリイミド系樹脂の前駆体溶液は、上記の
如き酸性分とジアミン成分とを溶液中で重合することに
より得ることができる。前駆体溶液の溶媒としては、特
に制限はないが、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメ
チルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等が使
用される。

【００２０】その際のモノマー濃度（溶媒中における酸
成分とジアミン成分）は、種々の条件に応じて設定され
るが、５〜３０重量％が好ましい。また、反応温度は８
０℃以下に設定することが好ましく、反応時間は０．５
〜１０時間が好ましい。重合反応の進行に従い溶液粘度
が増大するため、粘度を調整することができる。また、
モノマー濃度による粘度の調整も可能である。具体的に
は、粘度としては１０〜１００００ポイズが好ましく、
５０〜８０００ポイズであるとより好ましい。前駆体溶
液（ポリアミド酸溶液）には、熱伝導性、導電性、帯電
防止性、半導電性、高摺動性、高強度、高弾性等の種々
の目的やその用途により適宜充填剤を添加してもよい。
例えば、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、アルミナ、炭
化珪素、室化珪素、シリカ等の熱伝導性無機粉末や、カ
ーボンブラック、アルミニウム、ニッケル、酸化錫、チ
タン酸カリウム等の導電性乃至半導電性粉末、ポリテト
ラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチ
レン−へキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、
テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニル
エーテル共重合体（ＰＦＡ）のフッ素樹脂等が挙げられ
る。充填剤の充填量は、本発明の範囲内でその目的に応
じ決定することができる。

【００２１】前記のような前駆体溶液は円筒状金型の内
面に塗布されて遠心成形が行われ、自身が自己支持でき
るまで乾燥、固化される。内面に塗布されたポリイミド
前駆体溶液は遠心成形の高速回転により、脱泡、レベリ
ングされ厚みが均一で精度の良い樹脂層が得られる。回
転数は、円筒状金型の内径にもよるが、通常５００〜２
０００ｒｐｍ、好ましくは、８００〜１５００ｒｐｍで
ある。乾燥、固化の時間は、溶媒によっても異なるが、
通常沸点以上で１０〜３０分くらいである。

【００２２】本発明では、このようにして得られた前駆
体ベルトを、その内径よりも小さい外径を有する支持体
に差し替えて、加熱処理してイミド転化させる工程を含
む。その際、支持体としては、ベルトの抜け性を良くす
るため、線膨張係数が前記ポリイミドの線膨張係数より
大きいものが好ましく、ステンレス製やアルミニウム製
のパイプが好適に用いられる。また、前駆体ベルトの収
縮時に摩擦力を生じにくくする上で、支持体の表面粗さ
が、３μｍ以下が好ましく、２μｍ以下がより好まし
い。

【００２３】また、支持体の外径は、前駆体ベルトの形
状を保持しながら、適当な収縮を行わせる上で、前駆体
ベルトの内径の０．２〜０．５％小さいことが好まし
く、０．３〜０．４％小さいことがより好ましい。

【００２４】なお、最終的なシームレス単層ベルトの直
径は１００ｍｍ以上となり、最大７００ｍｍ程度が製造
可能である。また、使用目的などによって通常決定され
るが、シームレス単層ベルトの幅は２５０〜６００ｍｍ
程度、厚みは、５０〜１００μｍ程度が一般的である。

【００２５】加熱処理は、イミド転化の目的で行われる
が、本発明では、前駆体ベルトを支持体に差し替えた
後、当該加熱処理によりベルト幅方向に４〜１０％収縮
させることを特徴とする。好ましい収縮率は、５〜７％
である。

【００２６】具体的には、ポリイミド系樹脂により異な
るが、通常３７０〜４２０℃程度である。また、加熱処
理の時間は、イミド転化が完結するまで行うのが好まし
く、具体的には２０〜６０分程度である。

【００２７】本発明のシームレス単層ベルトは、以上の
ような本発明の製造方法によって好適に得ることがで
き、ポリイミド系樹脂の前駆体溶液に無機及び／又は有
機添加物をポリイミド系樹脂１００重量部に対して２０
〜５０重量部添加するか、及び／又はポリイミド系樹脂
を、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸
二無水物とｐ−フェニレンジアミンからなる重合体及び
それらを主成分とする共重合体、並びに、ピロメリット
酸二無水物とベンジジン誘導体からなる重合体及びそれ
らを主成分とする共重合体を樹脂成分として含むシーム
レス単層ベルトであって、直径が１００ｍｍ以上であ
り、端部そり量が内側に０〜５ｍｍかつ平面度が２ｍｍ
以下、好ましくは端部そり量が内側に０〜２ｍｍかつ平
面度が１ｍｍ以下である。

【００２８】本発明のシームレス単層ベルトは、複写
機、レーザービームプリンター、ファクシミリなどの電
子写真画像形成装置において、感光体ベルト、中間転写
ベルト、転写搬送ベルト、定着ベルト又はその基材ベル
ト等として好適に使用できる。基材ベルトとして使用す
る場合でも、製造時の内部応力を低減しているため、他
の層を積層形成する際に、外側へのそりが生じにくい基
材ベルトとなる。基材ベルトとして使用する場合、感光
層（複層型も含む）、離型層、プライマー層、導電体層
などを積層形成すればよい。

【００２９】本発明のシームレス単層ベルトを感光体ベ
ルト、中間転写ベルト及び転写搬送ベルトに用いれば、
転写ムラや画像不良を生じるといった問題やベルト端部
のベルト位置検出用マーク、フラグ等がうまく読み取れ
ず装置自体が止まってしまうという不具合等を生じにく
くすることができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実
施例等について説明する。なお、実施例等における物
性、及び評価項目は下記のようにして測定を行った。

【００３１】（１）幅収縮率 前駆体ベルトを支持体に差し替えた時点での幅（温度２
５℃）を測定しておき、加熱処理が終了し放冷した後の
幅（温度２５℃）を測定して、その差を収縮量として、
前者の値を基準に収縮率を求めた。

【００３２】（２）端部そり量及び平面度 上下に平行に配置したφ６０ｍｍのロールに、ベルトを
たるみなく架け渡し、そのロールの中央部を幅方向に基
準位置からの距離をレーザー変位計で測定し、両端の最
大値を端部そり量とし、その両端２０ｍｍを除いた最大
値を平面度とした。

【００３３】〔実施例１〕窒素置換した５０００ｍＬの
４つ口フラスコにＮ−メチル−２−ピロリドン２５２５
ｇとｐ−フェニレンジアミン１２９．７７ｇ（１．２モ
ル）と４，４’−ジアミノジフェニルエーテル６０．０
６ｇ（０．３モル）を仕込み、常温で攪拌させながら溶
解した。次いで、３，３’，４，４’−ビフェニルテト
ラカルボン酸二無水物４４１．３３ｇ（１．５モル）を
添加し、一定時間攪拌しながら重合反応を行った。この
ポリアミド酸溶液を７５℃で２４時間加熱しながら攪拌
することにより、Ｂ型粘度計による溶液粘度が１６０Ｐ
ａ・ｓのポリアミド酸溶液（固形分濃度２０ｗｔ％）を
得た。

【００３４】このポリアミド酸共重合体溶液を直径４５
０ｍｍ×６００ｍｍの円筒状シリンダーの内面に厚みが
６００μｍになるように塗工し、回転成形機にて１２０
０ｒｐｍ×２０ｍｉｎ．で遠心成形した。このシリンダ
ーを２００℃の加熱炉で３０分間加熱し、冷却した後、
シリンダーから剥離し、直径４４８ｍｍで線膨張係数が
２３ｐｐｍ／℃かつ表面粗さがＲａｌ．６μｍのアルミ
パイプに差し替えて、３９０℃×２０分で加熱処理し
て、厚さが７５μｍのシームレス単層ベルトを得た。

【００３５】このときの幅の収縮率は、７．５％、端部
そり量は内側に１０ｍｍと良好なもので、装置への組み
込みも問題なく、正常に稼動した。また、平面度も０．
６ｍｍ以下と画像形成用ベルトとして適したものであっ
た。

【００３６】〔実施例２〕Ｎ−メチル−２−ピロリドン
５５８ｇ中にファーネスブラック（ＭＡ１００、三菱化
学社 製，一次粒子に基づく平均粒子径２２μｍ）４２
ｇを添加した後、ボールミルで８時間室温で攪拌し、濃
度７％のカーボン分散液を得た。窒素置換した５０００
ｍＬの４つ口フラスコに得られたカーボン液１８０５ｇ
のＮ−メチル−２−ピロリドン１２４１ｇとｐ−フェニ
レンジアミン１６２．２１ｇ（１．５モル）を仕込み、
常温で攪拌させながら溶解した。次いで、３，３’，
４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物４４
１．３３ｇ（１．５モル）を添加し、一定時間攪拌しな
がら重合反応を行った。、このポリアミド酸溶液を７５
℃で２４時間加熱しながら攪拌することにより、Ｂ型粘
度計による溶液粘度が１５０Ｐａ・ｓのポリアミド酸溶
液（固形分濃度２０ｗｔ％）を得た。これを用いて実施
例１と同様にして、厚さ７５μｍのシームレス単層ベル
トを得た。このときの幅の収縮率は５．１％、端部そり
量は内側に１．２ｍｍと良好なもので、装置への組み込
みも問題なく、正常に稼動した。

【００３７】〔比較例１〕実施例１で得たポリアミド酸
共重合体溶液を直径４５０ｍｍの円筒状シリンダーの内
面に厚みが６００μｍになるように塗工し、回転成形機
にて１２００ｒｐｍ×２０ｍｉｎ．で遠心成形した。こ
のシリンダーを２００℃の加熱炉で３０分間加熱し、そ
のまま３９０℃×２０分で加熱処理した。冷却後、剥離
し、厚さ７５μｍのシームレス単層ベルトを得た。この
ときの端部そり量は外側に４ｍｍと大きくそり、装置に
装着することができなかった。

【００３８】〔比較例２〕窒素置換した５０００ｍＬの
４つ口フラスコに２４１４ｇのＮ−メチル−２−ピロリ
ドンとｐ−フェニレンジアミン１６２．２１ｇ（１．５
モル）を仕込み、常温で攪拌させながら溶解した。次い
で、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸
二無水物４４１．３３ｇ（１．５モル）を添加し、一定
時間攪拌しながら重合反応を行った。このポリアミド酸
溶液を７５℃で２４時間加熱しながら攪拌することによ
り、Ｂ型粘度計による溶液粘度が１５０Ｐａ・ｓのポリ
アミド酸溶液（固形分濃度２０ｗｔ％）を得た。これを
用いて実施例１と同様にして、厚さ７５μｍのシームレ
ス単層ベルトを得た。このときの幅の収縮率は３．７
％、端部そり量は外側に３．５ｍｍと大きくそり、装置
に装着することができなかった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｌ 79/08 Ｃ０８Ｌ 79/08 Ｚ // Ｂ２９Ｋ 79:00 Ｂ２９Ｋ 79:00 Ｂ２９Ｌ 29:00 Ｂ２９Ｌ 29:00 Ｆターム(参考） 4F071 AA60 AB03 AB08 AB09 AB18 AB20 AH15 AH17 BA02 BB13 BC01 4F205 AA40 AG16 GA02 GB01 GC04 GN29 GW05 GW21 GW50 4J002 CM041 DA036 DA086 DA096 DE096 DE186 FD116 GM01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリイミド系樹脂の前駆体溶液を円筒状
   金型の内面で遠心成形して、自身が自己支持できるまで
   乾燥、固化された前駆体ベルトを得た後、その前駆体ベ
   ルトの内径よりも小さい外径を有する支持体に差し替え
   て、加熱処理してイミド転化させる工程を含む、直径１
   ００ｍｍ以上のシームレス単層ベルトの製造方法におい
   て、 前記前駆体ベルトを前記支持体に差し替えた後、前記加
   熱処理によりベルト幅方向に４〜１０％収縮させること
   を特徴とするシームレス単層ベルトの製造方法。
2. 【請求項２】 前記前駆体溶液が導電性微粉末を含むも
   のであり、前記加熱処理を得られるシームレス単層ベル
   トの見かけのガラス転位温度（Ｔｇ）以上で行う請求項
   １記載のシームレス単層ベルトの製造方法。
3. 【請求項３】 前記ポリイミド系樹脂が、３，３’，
   ４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とｐ−
   フェニレンジアミンと４，４’−ジアミノジフェニルエ
   ーテルとの共重合体である請求項１又は２に記載のシー
   ムレス単層ベルトの製造方法。
4. 【請求項４】 ３，３’，４，４’−ビフェニルテトラ
   カルボン酸二無水物とｐ−フェニレンジアミンと４，
   ４’−ジアミノジフェニルエーテルとの共重合体を樹脂
   成分として含むシームレス単層ベルトであって、直径が
   １００ｍｍ以上であり、端部そり量が内側に０〜５ｍｍ
   であるシームレス単層ベルト。