JP2005068227A - ポリイミドフィルムおよび該ポリイミドフィルムを使用した電子写真用転写・定着部材 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の課題は、ポリイミドフィルム、および該ポリイミドフィルムを使用する電子写真装置用転写・定着部材であって、適度な柔軟性を有する転写・定着部材を提供することである。
【解決手段】電子写真用転写・定着部材の材料として、微小硬さ３５以下、引張り伸度５０％以上、引張り弾性率２，３００MPa以上であり、厚みが４０μｍ〜２００μｍであるポリイミドフィルム、または微小硬さ４０以下、引張り伸度２５％以上、引張り弾性率３，０００MPa以上であり、カーボンブラックがポリイミド中に１〜５０質量％添加分散されており、厚みが４０μｍ〜２００μｍであるポリイミドフィルムを使用する。
【選択図】 なし
【解決手段】電子写真用転写・定着部材の材料として、微小硬さ３５以下、引張り伸度５０％以上、引張り弾性率２，３００MPa以上であり、厚みが４０μｍ〜２００μｍであるポリイミドフィルム、または微小硬さ４０以下、引張り伸度２５％以上、引張り弾性率３，０００MPa以上であり、カーボンブラックがポリイミド中に１〜５０質量％添加分散されており、厚みが４０μｍ〜２００μｍであるポリイミドフィルムを使用する。
【選択図】 なし
Description
本発明は、転写ベルト、中間転写ドラム、定着ベルト、転写定着ベルト、転写ローラ、定着ローラ等の電子写真用転写・定着部材に使用されるポリイミドフィルムおよび該ポリイミドフィルムを使用した電子写真用転写・定着部材に関するものである。
電子写真方式の画像形成装置に使用される転写・定着部材とは、感光体上に形成されたトナー画像を紙等の画像支持体に転写するために使用される中間転写ベルト(1) または中間転写ドラム(2) や、該画像支持体に転写されたトナー画像を定着するために使用される定着ローラ(21)または定着ベルト(31)、あるいは転写と定着の両方を行う転写定着ベルト(41)等のことである。
それぞれの転写・定着部材には、適度な柔軟性のある表面が要求されている。例えば、中間転写ベルト等の中間転写部材にあっては、画像が中抜けする画質欠陥（ホローキャラクター）の発生を抑制出来る程度の柔軟性が要求されている。該画質欠陥は、該中間転写部材表面が硬すぎることによって、感光体から該中間転写部材上に一次転写されたトナー像が、静電力により紙等の画像支持体上に完全に転写（二次転写）されないことによって発生する。二次転写時に中間転写部材上のトナー像は、画像支持体を介してローラ等によって押圧されるが、該中間転写部材表面が硬すぎるとトナー像、特にトナー像の中心部分に押圧力が集中し、トナー像の一部が中間転写部材上に強く付着してしまい、該画像支持体上に転写されないからである。
従来、電子写真方式を使用する画像形成装置の転写・定着部材の表面材料として、ポリイミド樹脂フィルムを使用するものが提供されている（例えば、特許文献１参照）。
ポリイミド樹脂は、引張り強度等の機械的特性に優れるものの柔軟性に乏しく、ポリイミド樹脂のみからなるフィルムを、転写・定着部材の表面層とすることが出来なかった。
本発明は上記課題を解決するための手段として、微小硬さ３５以下、引張り伸度５０％以上、引張り弾性率２，３００MPa以上であり、厚みが４０μｍ〜２００μｍであるポリイミドフィルムを提供するものである。
また本発明は上記課題を解決するための手段として、微小硬さ４０以下、引張り伸度２５％以上、引張り弾性率３，０００MPa以上であり、カーボンブラックがポリイミド中に１〜５０質量％添加分散されており、厚みが４０μｍ〜２００μｍであるポリイミドフィルムを提供するものである。
該ポリイミドフィルムの表面抵抗率は、８〜１３logΩ／□であることが望ましい。
該ポリイミドフィルムの厚みのばらつきは、±８％以下であることが望ましい。
該ポリイミドフィルムには、レベリング剤が０．０００１〜０．１質量％添加されてもよい。
該ポリイミドフィルムは、酸成分とアミン成分との反応によって製造されるポリイミド樹脂であって、上記酸成分が、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）であり、上記アミン成分が４，４−ジフェニルアミノエーテル（ＯＤＡ）と、ｐ−フェニレンジアミン（ＰＰＤ）からなる混成アミン成分であり、ＯＤＡ／ＰＰＤは７／３〜９／１のモル比に設定されているポリイミド樹脂を材料とすることが望ましい。
該ポリイミドフィルムは、酸成分とアミン成分との反応によって製造されるポリイミド樹脂であって、上記酸成分が、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、３，３´，４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）からなる混成酸成分であり、上記アミン成分がｐ−フェニレンジアミン（ＰＰＤ）と、４，４−ジフェニルジアミノエーテル（ＯＤＡ）からなる混成アミン成分であり、ＰＭＤＡ／ＢＰＤＡは７／３〜９／１のモル比、ＰＰＤ／ＯＤＡは１５／８５〜２５／７５のモル比に設定されているポリイミド樹脂を材料とすることが望ましい。
該ポリイミドフィルムは、酸成分とアミン成分との反応によって製造されるポリイミド樹脂であって、上記酸成分が、３，３´，４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、および３，３´，４，４´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）からなる混成酸成分であり、上記アミン成分がｐ−フェニレンジアミン（ＰＰＤ）と、４，４−ジフェニルジアミノエーテル（ＯＤＡ）からなる混成アミン成分であり、ＢＰＤＡ／ＰＭＤＡ＋ＢＴＤＡは１／９〜９／１のモル比、かつＰＭＤＡ／ＢＴＤＡは１／９〜９／１のモル比、ＰＰＤ／ＯＤＡは９／１〜１／９のモル比に設定されているポリイミド樹脂を材料とすることが望ましい。
また更に、本発明は上記課題を解決するための手段として、該ポリイミドフィルムを使用した電子写真用転写・定着部材を提供するものである。
本発明により、転写・定着部材として使用可能なポリイミドフィルムを提供することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
〔ポリイミド前駆体溶液〕
本発明のポリイミドフィルムはポリイミド前駆体溶液より調製される。該ポリイミド前駆体溶液は、加熱または、閉環して（イミド環構造が得られて）ポリイミドとなる有機ポリマーであるポリイミド前駆体と、該ポリイミド前駆体を溶解させる溶媒とからなる。
〔ポリイミド前駆体溶液〕
本発明のポリイミドフィルムはポリイミド前駆体溶液より調製される。該ポリイミド前駆体溶液は、加熱または、閉環して（イミド環構造が得られて）ポリイミドとなる有機ポリマーであるポリイミド前駆体と、該ポリイミド前駆体を溶解させる溶媒とからなる。
（ポリイミド前駆体）
本発明におけるポリイミド前駆体とは、構造式（１）で示される繰返し単位を有するポリアミド酸のホモポリマーまたはコポリマー、または部分イミド化したポリアミド酸のホモポリマーまたはコポリマーである。
本発明におけるポリイミド前駆体とは、構造式（１）で示される繰返し単位を有するポリアミド酸のホモポリマーまたはコポリマー、または部分イミド化したポリアミド酸のホモポリマーまたはコポリマーである。
ここで、Ｒは下記構造式に示す４価の芳香族残基から選ばれる基を示す。
また、Ｒ’は１〜４個の炭素６員環を持つ２価の芳香族残基を示す。Ｒ’の具体例としては次のようなものが例示される。
（溶媒）
本発明のポリイミド前駆体溶液に使用される溶媒としては、通常、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、Ｎ，Ｎ−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホリルトリアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ピリジン、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の極性溶媒が使用される。これらの溶媒は単独または２種以上組合せて使用される。
また極性溶媒と共に、クレゾール、フェノール、キシレノール等のフェノール類、ブチロラクトン、キシレン、シクロヘキサン、ヘキサン、ベンゼン、トルエン等の１種または２種以上の溶媒を使用してもよい。
本発明のポリイミド前駆体溶液に使用される溶媒としては、通常、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、Ｎ，Ｎ−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホリルトリアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ピリジン、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の極性溶媒が使用される。これらの溶媒は単独または２種以上組合せて使用される。
また極性溶媒と共に、クレゾール、フェノール、キシレノール等のフェノール類、ブチロラクトン、キシレン、シクロヘキサン、ヘキサン、ベンゼン、トルエン等の１種または２種以上の溶媒を使用してもよい。
また更に、該ポリイミド前駆体溶液の溶媒として、沸点（１気圧下）が１００℃未満の低沸点溶媒と、沸点が１００℃以上の高沸点溶媒とからなる混合溶媒を使用してもよい。 本発明において使用可能な低沸点溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、メタノール、エタノール、１−プロパノール等である。また本発明において使用可能な高沸点溶媒としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）等である。
なお本発明のポリイミド前駆体溶液の溶媒として、上記低沸点溶媒の１種または２種以上と、上記高沸点溶媒の１種または２種以上とからなる混合溶媒を使用する場合、該混合溶媒中の高沸点溶媒は、全溶媒の５〜５５質量％、望ましくは５〜４０質量％、更に望ましくは１０〜３５質量％の範囲で含まる。
なお本発明のポリイミド前駆体溶液の溶媒として、上記低沸点溶媒の１種または２種以上と、上記高沸点溶媒の１種または２種以上とからなる混合溶媒を使用する場合、該混合溶媒中の高沸点溶媒は、全溶媒の５〜５５質量％、望ましくは５〜４０質量％、更に望ましくは１０〜３５質量％の範囲で含まる。
本発明におけるポリイミド前駆体の溶液におけるポリイミド前駆体の濃度は、０．１〜６０質量％が好ましく、１〜２５質量％がより好ましく、５〜２０質量％が更に好ましい。
本発明のポリイミド前駆体溶液において、塗装性の良い粘度範囲は０．２〜２Ｐａ・ｓである。
本発明のポリイミド前駆体溶液において、塗装性の良い粘度範囲は０．２〜２Ｐａ・ｓである。
更に、本発明のポリイミド前駆体の溶液には、必要に応じて例えば、有機シラン、顔料、導電性のカーボンブラック（例えば、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、チャンネルブラック等）および金属微粒子のような充填材、摩滅材、誘電体、潤滑材、分散剤等の他公知の添加物を本発明の効果を損なわない範囲で添加することが出来る。また、他の重合体も本発明を損なわない範囲で添加されてもよい。
該カーボンブラックのポリイミド前駆体溶液への添加量は、ポリイミド固形分に対し、１〜５０質量％、望ましくは１０〜４０質量％、更に望ましくは２０〜３０質量％である。カーボンブラックの添加量を２０〜３０質量％とすることにより、特に適正な分散均一性を確保することが出来る。
該カーボンブラックのポリイミド前駆体溶液への添加量は、ポリイミド固形分に対し、１〜５０質量％、望ましくは１０〜４０質量％、更に望ましくは２０〜３０質量％である。カーボンブラックの添加量を２０〜３０質量％とすることにより、特に適正な分散均一性を確保することが出来る。
また更に、本発明のポリイミド前駆体溶液には、レベリング剤が添加されてもよい。該レベリング剤が添加されることによりポリイミドフィルムの表面の平滑性が改善され、厚みムラを抑制することが出来る。使用されるレベリング剤としては、シリコン系レベリング剤（例えば、BYK−066N、BYK−141、BYK−302、BYK−307、BYK−310、BYK−333、BYK−370、BYK−UV3510、以上、ビックケミー・ジャパン（株）製；SH193、SH30PA、SH3746、以上、東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製）、アクリル系レベリング剤（例えば、BYK−354、Disperbyk−166、Disperbyk−2000、BYK−380、BYK−381、以上、ビックケミー・ジャパン（株）製）、メタクリル系レベリング剤（例えば、BYK−390、以上、ビックケミー・ジャパン（株）製）、フッ素系レベリング剤（例えば、エフトップEF−122B、エフトップEF−801、エフトップEF−802、以上、（株）ジェムコ製；メガファックBL−20、メガファックF−172、メガファックF−177S、メガファックR−08、以上、大日本インキ化学工業（株）製）、エーテル系レベリング剤（例えば、レオコン1015H、レオコン1020H、以上、ライオン（株）製）等がある。該レベリング剤は、上記ポリイミド前駆体溶液に対し、０．０００１〜０．１質量％、より好ましくは０．００５〜０．０１質量％の割合で使用される。本発明で使用するレベリング剤としては、シリコン系レベリング剤が最も望ましい。
本発明におけるポリイミド前駆体溶液は、上記混合溶媒中で、下記構造式（化４）を有するテトラカルボン酸二無水物の一種類または二種類以上と、下記構造式（化５）を有するジアミンの一種類または二種類以上とを重合させることにより製造することが出来る。ここでは好ましい例として芳香族系ポリアミド酸溶液の製造方法について述べる。
前記Ｒを骨格とする芳香族系テトラカルボン酸二無水物および前記Ｒ’を骨格とする芳香族系ジアミンとを、上記混合溶媒中で重合反応させる。反応温度は、−３０〜６０℃が好ましく、−２０〜４０℃がより好ましい。反応時間は、１〜２００分が好ましく、５〜１００分がより好ましい。モノマー濃度としては、０．１〜３０質量％が好ましく１〜２５質量％がより好ましい。テトラカルボン酸二無水物とジアミンの反応割合は等モルで行うのが好ましいが、これらのモノマーの比率を若干変動させることにより、ポリアミド酸の重合度を任意に調節することが出来る。
上記重合反応によって得られるポリアミド酸としては、例えば、酸成分としてのＰＭＤＡ、アミン成分としてのＯＤＡおよびＯＤＡに由来する共重合ポリアミド酸（共重合体Ａ）がある。該共重合体Ａより得られるポリイミドの共重合範囲は、ＯＤＡ／ＰＰＤ＝７／３〜９／１（モル比）とすることが望ましい。
また他の共重合ポリアミド酸としては、例えば、酸成分としてのＢＰＤＡおよびＰＭＤＡと、アミン成分としてのＰＰＤおよびＯＤＡに由来する共重合ポリアミド酸（共重合体Ｂ）がある。該共重合体Ｂより得られるポリイミドの強度と柔軟性をバランスさせるためには、該共重合体Ａの共重合範囲を、ＰＭＤＡ／ＢＰＤＡ（モル比）＝７／３〜９／１、ＰＰＤ／ＯＤＡ（モル比）＝１５／８５〜２５／７５とすることが望ましい。
また更に他の共重合ポリアミド酸としては、例えば、酸成分としてのＢＰＤＡ、ＰＭＤＡおよびＢＴＤＡ、アミン成分としてのＰＰＤおよびＯＤＡに由来する共重合ポリアミド酸（共重合体Ｃ）がある。該共重合体Ｃより得られるポリイミドの共重合範囲は、ＢＰＤＡ／ＰＭＤＡ＋ＢＴＤＡ（モル比）＝１／９〜９／１、かつ、ＰＭＤＡ／ＢＴＤＡ（モル比）＝１／９〜９／１、ＯＤＡ／ＰＰＤ（モル比）＝１／９〜９／１とすることが望ましい。
なお本発明の共重合ポリアミド酸は、上記共重合Ａ、ＢおよびＣのみに限定されるものではない。また該共重合ポリアミド酸はランダム共重合体に限られるものではなく、ブロック共重合体であってもよい。
〔ポリイミドフィルム〕
本発明のポリイミド前駆体溶液中の溶媒を除去し、ポリイミド前駆体を熱的に閉環せしめることによってポリイミドフィルムが得られる。
該ポリイミドフィルムは、フィルムそのものとして使用しても良いし、公知の金属、樹脂等の材料からなる基材に被覆して使用しても良い。本発明のポリイミドフィルムをベルトとして使用する場合、該ベルトには、継ぎ目があっても（シームドベルト）無くても（シームレスベルト）よい。
本発明のポリイミド前駆体溶液中の溶媒を除去し、ポリイミド前駆体を熱的に閉環せしめることによってポリイミドフィルムが得られる。
該ポリイミドフィルムは、フィルムそのものとして使用しても良いし、公知の金属、樹脂等の材料からなる基材に被覆して使用しても良い。本発明のポリイミドフィルムをベルトとして使用する場合、該ベルトには、継ぎ目があっても（シームドベルト）無くても（シームレスベルト）よい。
本発明のポリイミドフィルムの厚みは、４０μｍ〜２００μｍであることが望ましい。なお本発明のポリイミドフィルムの厚み（膜厚）は、以下に示す膜厚測定方法によって測定されるものである。
（膜厚測定方法）
ポリイミドフィルムの膜厚測定は、渦電流方式のフィルム膜厚測定器（（株）フィッシャー・インストルメンツ製イソスコープＭＰ３０、プローブ：ＥＡＴ３．３）を用いて行う。例えば、幅４００ｍｍ、長さ２０００ｍｍのフィルムの場合、フィルムの幅方向、長さ方向ともに３０ｍｍ毎に測定ポイント（計９３８点）を置き、全点の平均値をフィルムの平均膜厚、（最大値−平均値）／平均値×１００、（最小値−平均値）／平均値×１００、をそれぞれ＋側と−側の厚みムラとする。なお、フィルム表面に特異的に存在する突起物が測定ポイント上にある場合は、該突起物上を測定しないように、測定位置を適宜ずらして測定するものとする。
（膜厚測定方法）
ポリイミドフィルムの膜厚測定は、渦電流方式のフィルム膜厚測定器（（株）フィッシャー・インストルメンツ製イソスコープＭＰ３０、プローブ：ＥＡＴ３．３）を用いて行う。例えば、幅４００ｍｍ、長さ２０００ｍｍのフィルムの場合、フィルムの幅方向、長さ方向ともに３０ｍｍ毎に測定ポイント（計９３８点）を置き、全点の平均値をフィルムの平均膜厚、（最大値−平均値）／平均値×１００、（最小値−平均値）／平均値×１００、をそれぞれ＋側と−側の厚みムラとする。なお、フィルム表面に特異的に存在する突起物が測定ポイント上にある場合は、該突起物上を測定しないように、測定位置を適宜ずらして測定するものとする。
本発明において、ポリイミドフィルムの厚みのばらつきは、±８％以下であることが望ましく、より望ましくは±５％以下である。
（微小硬さ）
カーボンブラック等の充填材を含まないポリイミドフィルムの微小硬さは、３５以下であることが望ましく、カーボンブラック等の充填材を含むポリイミドフィルムの微小硬さは、４０以下であることが望ましい。
カーボンブラック等の充填材を含まないポリイミドフィルムの微小硬さは、３５以下であることが望ましく、カーボンブラック等の充填材を含むポリイミドフィルムの微小硬さは、４０以下であることが望ましい。
該微小硬さとは、金属材料等の硬さの測定法として広く採用されているビッカース硬さのように、圧子の荷重を除去した時に試料に形成される圧痕の対角線の平均長さを測定するのではなく、圧子が試料にどれだけ侵入したかによるものである。即ち、微小硬さは、圧子の先端を試料に押し込んで行く過程の荷重と押込深さから得られる硬さであって、試料の塑性変形だけでなく、弾性変形をも含んだ状態での材料の強度特性を表すものである。ここで、試料に加えられる圧子の荷重をP（ｍN）、試料への圧子の侵入量（押込深さ）をｄ（μｍ）としたとき、微小硬さ（ＭＨ）は下記の式（１）で定義される。
ＭH＝α・P／ｄ2
上記中のαは、圧子の形状による定数であり、例えば対面角１１５°の正三角錐の場合で３．８５８４である。
ＭH＝α・P／ｄ2
上記中のαは、圧子の形状による定数であり、例えば対面角１１５°の正三角錐の場合で３．８５８４である。
（引張り伸度）
また、カーボンブラック等の充填材を含まないポリイミドフィルムの引張り伸度は５０％以上であることが望ましく、カーボンブラック等の充填材を含むポリイミドフィルムの引張り伸度は２５％以上であることが望ましい。なお本発明の引張り伸度は、ＡＳＴＭ Ｄ８８２に従って測定される。
また、カーボンブラック等の充填材を含まないポリイミドフィルムの引張り伸度は５０％以上であることが望ましく、カーボンブラック等の充填材を含むポリイミドフィルムの引張り伸度は２５％以上であることが望ましい。なお本発明の引張り伸度は、ＡＳＴＭ Ｄ８８２に従って測定される。
（引張り弾性率）
また更に、カーボンブラック等の充填材を含まないポリイミドフィルムの引張り弾性率は２，３００MPa以上であることが望ましく、カーボンブラック等の充填材を含むポリイミドフィルムの引張り弾性率は３，０００MPa以上であることが望ましい。なお本発明の引張り弾性率は、ＡＳＴＭ Ｄ８８２に従って測定される。本発明のポリイミドフィルムは、適度の弾性を有するので耐久性に優れる。
また更に、カーボンブラック等の充填材を含まないポリイミドフィルムの引張り弾性率は２，３００MPa以上であることが望ましく、カーボンブラック等の充填材を含むポリイミドフィルムの引張り弾性率は３，０００MPa以上であることが望ましい。なお本発明の引張り弾性率は、ＡＳＴＭ Ｄ８８２に従って測定される。本発明のポリイミドフィルムは、適度の弾性を有するので耐久性に優れる。
（表面抵抗率）
本発明のポリイミドフィルムの表面抵抗率は８〜１３logΩ／□であることが望ましい。なお該ポリイミドフィルムの表面抵抗率は、円形電極（例えば、三菱油化（株）製ハイレスターＩＰのＨＰプローブ等）を用い、ＪＩＳ Ｋ６９９１に従って測定される。
本発明のポリイミドフィルムの表面抵抗率は８〜１３logΩ／□であることが望ましい。なお該ポリイミドフィルムの表面抵抗率は、円形電極（例えば、三菱油化（株）製ハイレスターＩＰのＨＰプローブ等）を用い、ＪＩＳ Ｋ６９９１に従って測定される。
以下、本発明のポリイミドフィルムを使用した転写・定着部材について説明する。
（転写・定着部材）
ポリイミド前駆体溶液より製造される本発明のポリイミドフィルムは、例えば、電子写真式の複写機、プリンタ等の電子写真用転写・定着部材に使用される。
転写・定着部材とは、電子写真式の複写機、プリンタ等において、感光体上に形成されたトナー画像を紙等の画像支持体に転写するために使用される中間転写ベルト(1) または中間転写ドラム(2) や、該画像支持体に転写されたトナー画像を定着するために使用される定着ローラ(21)または定着ベルト(31)、あるいは転写と定着の両方を行う転写定着ベルト(41)等のことである。以下、それぞれの転写・定着部材について説明する。
（転写・定着部材）
ポリイミド前駆体溶液より製造される本発明のポリイミドフィルムは、例えば、電子写真式の複写機、プリンタ等の電子写真用転写・定着部材に使用される。
転写・定着部材とは、電子写真式の複写機、プリンタ等において、感光体上に形成されたトナー画像を紙等の画像支持体に転写するために使用される中間転写ベルト(1) または中間転写ドラム(2) や、該画像支持体に転写されたトナー画像を定着するために使用される定着ローラ(21)または定着ベルト(31)、あるいは転写と定着の両方を行う転写定着ベルト(41)等のことである。以下、それぞれの転写・定着部材について説明する。
図１には中間転写ベルト(1) を使用した転写システムを示す。該中間転写ベルト(1) は駆動ロール(2) 、被駆動ロール(3) 、およびテンションロール(4) に懸架され、駆動ロール(2) と被駆動ロール(3) との間で感光体ドラム(5) に接し、該感光体ドラム(5) に対向して一次転写ロール(6) が配置され、テンションロール(4) と被駆動ロール(3) との間において一対の対向する二次転写ロール(7) が配置され、該ベルト(1) は該二次転写ロール(7) に挟時され、更に該ベルト(1) は被駆動ロール(3) に対向してベルトクリーナー(8) が配置される。
上記構成では感光体ドラム(5) 上に形成されたトナー画像は該感光体ドラム(5) と等速で駆動される中間転写ベルト(1) に一次転写され、該ベルト(1) 上に転写されたトナー画像は二次転写ロール(7) 間に送込みロール(9) によって送込まれる紙Ｐ等の画像支持体に二次転写され、二次転写後にベルト(1) 上に残存するトナーはベルトクリーナー(8) によって除去される。
図２に中間転写ドラム(11)を使用した転写システムを示す。該中間転写ドラム(11)にはロール(13,14,15,16) に懸架される感光体ベルト(12)と転写ローラ(17)と接している。
上記構成では感光体ベルト(12)上のトナー画像は該感光体ベルト(12)と等速で駆動される中間転写ドラム(11)に一次転写され、該ドラム(11)上に転写されたトナー画像は該ドラム(11)と該転写ローラ(17)との間に送込みロール(18)によって送込まれる紙Ｐ等の画像支持体に二次転写される。一次転写後にベルト(12)上に残存するトナーはベルトクリーナー(19)によって除去される。
上記構成では感光体ベルト(12)上のトナー画像は該感光体ベルト(12)と等速で駆動される中間転写ドラム(11)に一次転写され、該ドラム(11)上に転写されたトナー画像は該ドラム(11)と該転写ローラ(17)との間に送込みロール(18)によって送込まれる紙Ｐ等の画像支持体に二次転写される。一次転写後にベルト(12)上に残存するトナーはベルトクリーナー(19)によって除去される。
図３に定着ローラ(21)を使用した定着システムを示す。該定着ローラ(21)は加熱ローラ(22)と、該加熱ローラ(22)に圧接する加圧ローラ(23)とからなり、送りコンベア(24)から等速回転するローラ(22,23) 間に送込まれた紙Ｐ等の画像支持体に転写されているトナー画像を構成するトナーを溶融して該トナー画像を画像支持体に定着する。定着後加熱ローラ(22)に付着したトナーはクリーニングロール(25)によって除去する。
図４に定着ベルト(31)を使用した定着システムを示す。該ベルト(31)は駆動ロール(32)、被駆動ロール(33)、およびテンションロール(34)に懸架され、加熱ローラ(35)が圧接する。ベルト(31)とローラ(35)とは等速回動してその間には送りロール(36)からトナー画像を転写した紙Ｐ等の画像支持体が送込まれ、トナー画像の定着が行なわれる。定着後加熱ローラ(35)に付着したトナーはクリーングロール(37)によって除去される。
図５に転写定着ベルト(41)を使用した転写定着システムを示す。該転写定着ベルト(41)は駆動ロール(42)、ガイドロール(43,44) 、テンションロール(45)、および加熱ローラ(46)に懸架され、駆動ロール(42)と加熱ローラ(46)との間においてそれぞれ異色トナー画像が形成された四個の感光体ドラム(47A,47B,47C,47D) が接し、それに対向して転写器(48A,48B,48C,48D) が配置され、加熱ローラ(46)には加圧ローラ(49)が圧接されている。
上記構成において、ベルト(41)には四個の感光体ドラム(47A,47B,47C,47D) から多色トナー画像が一次転写され、加熱ローラ(46)と加圧ローラ(49)間には紙Ｐ等の画像支持が送込まれ、該ベルト(41)上の多色トナー画像は該画像支持体上に二次転写されると共に加熱定着される。
上記転写・定着部材において、中間転写ドラム(11)、定着ローラ(21)は、基本的に、円筒状の芯金等の基材と、該基材表面に形成されるポリイミド被膜（ポリイミドフィルム）からなる。該ポリイミド被膜は、該基材表面に上記ポリイミド前駆体溶液を塗布して、該ポリイミド前駆体溶液からなる被膜を形成し、該被膜を高温加熱して該ポリイミド前駆体を閉環することによって形成される。
また中間転写ベルト(1) 、定着ベルト(31)、転写定着ベルト(41)において、通常、中間転写ベルト(1) 、転写定着ベルト(41)にはカーボンブラック、導電性金属酸化物等の導電性物質が含まれているが、基本的に、これらのベルトはポリイミド被膜（ポリイミドフィルム）のみからなる。
該ポリイミド被膜は、以下の成形方法によって得られる。例えば、円筒形状の芯型（円筒状芯型）の表面に上記ポリイミド前駆体溶液を塗布し、該ポリイミド前駆体溶液の被膜を形成し、該被膜を高温加熱して該ポリイミド前駆体を閉環することによって該円筒状芯型上にポリイミド被膜を形成し、該ポリイミド被膜を該芯型から離脱する。
このようにして得られるポリイミド被膜からなるベルトは、継ぎ目のないポリイミドシームレスベルトである。
また他に、金属フィルム上へ該ポリイミド前駆体溶液を連続塗布し、該ポリイミド前駆体溶液の被膜を形成し、該被膜を高温加熱してポリイミド被膜を形成し、該ポリイミド被膜を、円筒状に接合すれば、ポリイミド被膜のシームドベルトを得ることができる。以下、ポリイミドシームレスベルトの製造方法について詳細に説明する。
該ポリイミド被膜は、以下の成形方法によって得られる。例えば、円筒形状の芯型（円筒状芯型）の表面に上記ポリイミド前駆体溶液を塗布し、該ポリイミド前駆体溶液の被膜を形成し、該被膜を高温加熱して該ポリイミド前駆体を閉環することによって該円筒状芯型上にポリイミド被膜を形成し、該ポリイミド被膜を該芯型から離脱する。
このようにして得られるポリイミド被膜からなるベルトは、継ぎ目のないポリイミドシームレスベルトである。
また他に、金属フィルム上へ該ポリイミド前駆体溶液を連続塗布し、該ポリイミド前駆体溶液の被膜を形成し、該被膜を高温加熱してポリイミド被膜を形成し、該ポリイミド被膜を、円筒状に接合すれば、ポリイミド被膜のシームドベルトを得ることができる。以下、ポリイミドシームレスベルトの製造方法について詳細に説明する。
〔ポリイミドシームレスベルトの製造方法〕
ポリイミドシームレスベルトの製造方法は、円筒状芯型の表面に上記ポリイミド前駆体溶液を塗布して、該ポリイミド前駆体溶液の被膜を形成する工程（工程１）、該被膜を高温加熱して該ポリイミド前駆体を閉環し該円筒状芯型上にポリイミド被膜を形成する工程（工程２）、該ポリイミド被膜を該芯型から離脱する工程（工程３）からなる。
ポリイミドシームレスベルトの製造方法は、円筒状芯型の表面に上記ポリイミド前駆体溶液を塗布して、該ポリイミド前駆体溶液の被膜を形成する工程（工程１）、該被膜を高温加熱して該ポリイミド前駆体を閉環し該円筒状芯型上にポリイミド被膜を形成する工程（工程２）、該ポリイミド被膜を該芯型から離脱する工程（工程３）からなる。
（工程１）
工程１において被膜が形成される円筒状芯型としては、例えばアルミニウム、銅、ステンレススチール等を材料とする円筒状芯型、該円筒状芯体の表面をシリコーン系離型剤、フッ素系離型剤等の離型剤による離型処理が施された円筒状芯型、フッ素樹脂コーティングが施された円筒状芯型、あるいはフッ素樹脂チューブの中空部に芯体を着脱可能に挿着した芯型が使用される。
上記円筒状芯型の表面に形成される該ポリイミド前駆体溶液からなる被膜は、該円筒状芯型の外周面または内周面の何れの面に形成されてもよい。
円筒状芯型にポリイミド前駆体溶液を塗布する方法としては、フローコート、ディップコート、ナイフコート等の様々な公知の塗布方法が適用される。
本発明のポリイミド前駆体溶液は塗装作業性に優れるものであるので、種々の塗布方法によって該円筒状芯型にポリイミド前駆体溶液を塗布し、該ポリイミド前駆体溶液からなる被膜を形成することが出来る。
工程１において被膜が形成される円筒状芯型としては、例えばアルミニウム、銅、ステンレススチール等を材料とする円筒状芯型、該円筒状芯体の表面をシリコーン系離型剤、フッ素系離型剤等の離型剤による離型処理が施された円筒状芯型、フッ素樹脂コーティングが施された円筒状芯型、あるいはフッ素樹脂チューブの中空部に芯体を着脱可能に挿着した芯型が使用される。
上記円筒状芯型の表面に形成される該ポリイミド前駆体溶液からなる被膜は、該円筒状芯型の外周面または内周面の何れの面に形成されてもよい。
円筒状芯型にポリイミド前駆体溶液を塗布する方法としては、フローコート、ディップコート、ナイフコート等の様々な公知の塗布方法が適用される。
本発明のポリイミド前駆体溶液は塗装作業性に優れるものであるので、種々の塗布方法によって該円筒状芯型にポリイミド前駆体溶液を塗布し、該ポリイミド前駆体溶液からなる被膜を形成することが出来る。
（工程２）
円筒状芯型の表面に形成された被膜は、加熱されてポリイミド前駆体を閉環せしめることによってポリイミド被膜となる。加熱温度は、通常１００〜４００℃の範囲で行われる。なお加熱により被膜中のポリイミド前駆体の閉環を完了せしめる工程は、一段階あるいは多段階に分けて行っても良く、また加熱により部分的にポリイミド前駆体を閉環した状態の被膜を一旦円筒状芯型から離脱して、他の円筒状芯型に該被膜を挿着し、更に加熱を行ってポリイミド前駆体の閉環を完了せしめてもよい。この場合において、他の円筒状芯型を複数本用意し、その複数本の円筒状芯型を被膜の内側に挿着し、該円筒状芯型によって被膜を内側から伸張した状態でポリイミド前駆体の閉環を行っても良い。
円筒状芯型の表面に形成された被膜は、加熱されてポリイミド前駆体を閉環せしめることによってポリイミド被膜となる。加熱温度は、通常１００〜４００℃の範囲で行われる。なお加熱により被膜中のポリイミド前駆体の閉環を完了せしめる工程は、一段階あるいは多段階に分けて行っても良く、また加熱により部分的にポリイミド前駆体を閉環した状態の被膜を一旦円筒状芯型から離脱して、他の円筒状芯型に該被膜を挿着し、更に加熱を行ってポリイミド前駆体の閉環を完了せしめてもよい。この場合において、他の円筒状芯型を複数本用意し、その複数本の円筒状芯型を被膜の内側に挿着し、該円筒状芯型によって被膜を内側から伸張した状態でポリイミド前駆体の閉環を行っても良い。
（工程３）
ポリイミド被膜を、円筒状芯型から離脱させることでポリイミドシームレスベルトが得られる。
ポリイミド被膜を、円筒状芯型から離脱させることでポリイミドシームレスベルトが得られる。
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
〔実施例１〜実施例１１および比較例１〜比較例５〕
表１に示す組成比（モル比）の酸成分を、乾燥した空気雰囲気下で溶媒に溶解し、１０℃に保った。これに表１に示す組成比（モル比）のアミン成分を徐々に加え、１０℃で１時間攪拌を続け均一な黄色溶液とし、更に２５℃で４８時間攪拌を続けてポリイミド前駆体溶液を得た。またカーボンブラック（ＣＢ）（チャンネルブラック）を添加したポリイミド前駆体溶液も調製した。
〔実施例１〜実施例１１および比較例１〜比較例５〕
表１に示す組成比（モル比）の酸成分を、乾燥した空気雰囲気下で溶媒に溶解し、１０℃に保った。これに表１に示す組成比（モル比）のアミン成分を徐々に加え、１０℃で１時間攪拌を続け均一な黄色溶液とし、更に２５℃で４８時間攪拌を続けてポリイミド前駆体溶液を得た。またカーボンブラック（ＣＢ）（チャンネルブラック）を添加したポリイミド前駆体溶液も調製した。
（シームレスベルトの製造）
上記のようにして得られたポリイミド前駆体溶液を、円筒状芯型の表面に塗布して該ポリイミド前駆体溶液の被膜を形成し、該被膜を高温加熱して該ポリイミド前駆体を閉環し該円筒状芯型上にポリイミド被膜を形成し、該ポリイミド被膜を該芯型から離脱することによってシームレスベルトを得た。
上記のようにして得られたポリイミド前駆体溶液を、円筒状芯型の表面に塗布して該ポリイミド前駆体溶液の被膜を形成し、該被膜を高温加熱して該ポリイミド前駆体を閉環し該円筒状芯型上にポリイミド被膜を形成し、該ポリイミド被膜を該芯型から離脱することによってシームレスベルトを得た。
（微小硬さ）
上記のようにして得られたポリイミドシームレスベルトから５ｍｍ角の試験片を切り取り、この試験片を以下に示す測定方法により微小硬さを測定した。測定結果は表２に示した。
上記のようにして得られたポリイミドシームレスベルトから５ｍｍ角の試験片を切り取り、この試験片を以下に示す測定方法により微小硬さを測定した。測定結果は表２に示した。
５ｍｍ角に切り取った試験片を、瞬間接着剤でガラス板に固着した。次いで、超微小硬度計（DUH−２０１S：（株）島津製作所製）を用いて、試料片に押し込まれた圧子の侵入量（ｄ）を測定することにより、微小硬さを算出した。その測定条件は下記の通りである。
測定環境：２３℃、５５RH
使用圧子：対面角１１５°のダイアモンド製正三角錐
（先端部）
試験モード：３（軟質材料試験）
試験荷重：０．７０ｇｆ
負荷速度：０．０１４５ｇｆ／sec
保持時間：５sec
測定環境：２３℃、５５RH
使用圧子：対面角１１５°のダイアモンド製正三角錐
（先端部）
試験モード：３（軟質材料試験）
試験荷重：０．７０ｇｆ
負荷速度：０．０１４５ｇｆ／sec
保持時間：５sec
また得られた試験片の引張り強度、引張り弾性率および引張り伸度を、ＡＳＴＭ Ｄ８８２に従い測定した。これらの測定結果は表２に示した。
（画質評価試験）
上記実施例８〜実施例１１で得られたシームレスベルトを中間転写ベルト(1)として、画像形成装置（図１）に装着して、コピーテストを行った。該コピーテストは、平均粒子系６．５μｍのトナー（イエロー、マゼンタ、シアンの三色）および画像支持体としてのＯＨＰシートを用い、上記画像形成装置をプロセススピード１６０mm/secで運転した。得られたライン画像をルーペで拡大し、ホローキャラクター発生状況を目視により評価した。
上記実施例８〜実施例１１で得られたシームレスベルトを中間転写ベルト(1)として、画像形成装置（図１）に装着して、コピーテストを行った。該コピーテストは、平均粒子系６．５μｍのトナー（イエロー、マゼンタ、シアンの三色）および画像支持体としてのＯＨＰシートを用い、上記画像形成装置をプロセススピード１６０mm/secで運転した。得られたライン画像をルーペで拡大し、ホローキャラクター発生状況を目視により評価した。
コピーテストの結果、何れの実施例（実施例８〜実施例１１）のシームレスベルト（中間転写ベルト(1)）を使用してもホローキャラクターは全く発生しなかった。
（耐久性試験）
また実施例８〜１１および比較例５で得られたシームレスベルトを中間転写ベルト(1)として、画像形成装置（図１）に装着して、耐久性試験を行った。該耐久性試験の内容は、それぞれのシームレスベルト（実施例８〜１１および比較例５）を使用して２００，０００回コピーを行い、その後、該シームレスベルトを目視で観察するものである。試験結果は、実施例８〜実施例１１のシームレスベルトは、試験後も特に異常は観察されなかった。一方、比較例５のシームレスベルトは試験途中で破断し、試験続行不能となった。
また実施例８〜１１および比較例５で得られたシームレスベルトを中間転写ベルト(1)として、画像形成装置（図１）に装着して、耐久性試験を行った。該耐久性試験の内容は、それぞれのシームレスベルト（実施例８〜１１および比較例５）を使用して２００，０００回コピーを行い、その後、該シームレスベルトを目視で観察するものである。試験結果は、実施例８〜実施例１１のシームレスベルトは、試験後も特に異常は観察されなかった。一方、比較例５のシームレスベルトは試験途中で破断し、試験続行不能となった。
（膜厚）
上記実施例１および実施例８のシームレスベルトの膜厚を上記測定方法により測定した。なお該ベルトの測定ポイントは、合計２８０点（幅方向８点、長さ方向３５点）である。
実施例１のシームレスベルトの測定結果を表３に、実施例８のシームレスベルトの測定結果を表４に示した。なお膜厚の単位はμｍである。
上記実施例１および実施例８のシームレスベルトの膜厚を上記測定方法により測定した。なお該ベルトの測定ポイントは、合計２８０点（幅方向８点、長さ方向３５点）である。
実施例１のシームレスベルトの測定結果を表３に、実施例８のシームレスベルトの測定結果を表４に示した。なお膜厚の単位はμｍである。
表３の結果より、実施例１のシームレスベルト（CB無）の平均膜厚は、６３．１μｍであった。また厚みムラ（プラス側）は、（６５．６−６３．１）／６３．１×１００＝４．０％であった。また厚みムラ（マイナス側）は、（６０．０−６３．１）／６３．１×１００＝−４．９％であった。
一方、実施例８のシームレスベルト（CB有）の平均膜厚は、６３．３μｍであった。厚みムラ（プラス側）は、（６７．４−６３．３）／６３．３×１００＝６．５％であった。また厚みムラ（マイナス側）は、（５８．３−６３．３）／６３．３×１００＝−７．９％であった。
一方、実施例８のシームレスベルト（CB有）の平均膜厚は、６３．３μｍであった。厚みムラ（プラス側）は、（６７．４−６３．３）／６３．３×１００＝６．５％であった。また厚みムラ（マイナス側）は、（５８．３−６３．３）／６３．３×１００＝−７．９％であった。
本発明のポリイミドフィルムは、転写ベルト、中間転写ドラム、定着ベルト、転写定着ベルト、転写ローラ、定着ローラ等の電子写真用転写・定着部材に使用され得る。
1 中間転写ベルト
11 中間転写ドラム
21 定着ローラ
31 定着ベルト
41 転写定着ベルト
11 中間転写ドラム
21 定着ローラ
31 定着ベルト
41 転写定着ベルト
Claims (9)
- 微小硬さ３５以下、引張り伸度５０％以上、引張り弾性率２，３００MPa以上であり、厚みが４０μｍ〜２００μｍであることを特徴とするポリイミドフィルム
- 微小硬さ４０以下、引張り伸度２５％以上、引張り弾性率３，０００MPa以上であり、カーボンブラックがポリイミド中に１〜５０質量％添加分散されており、厚みが４０μｍ〜２００μｍであることを特徴とするポリイミドフィルム
- 表面抵抗率が８〜１３logΩ／□である請求項２に記載のポリイミドフィルム
- 厚みのばらつきが±８％以下である請求項１〜請求項３に記載のポリイミドフィルム
- レベリング剤が０．０００１〜０．１質量％添加されている請求項１〜請求項４に記載のポリイミドフィルム
- 該ポリイミドフィルムは、酸成分とアミン成分との反応によって製造されるポリイミド樹脂であって、上記酸成分が、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）であり、上記アミン成分が４，４−ジフェニルアミノエーテル（ＯＤＡ）と、ｐ−フェニレンジアミン（ＰＰＤ）からなる混成アミン成分であり、ＯＤＡ／ＰＰＤは７／３〜９／１のモル比に設定されているポリイミド樹脂を材料とする請求項１〜請求項５に記載のポリイミドフィルム
- 該ポリイミドフィルムは、酸成分とアミン成分との反応によって製造されるポリイミド樹脂であって、上記酸成分が、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、３，３´，４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）からなる混成酸成分であり、上記アミン成分がｐ−フェニレンジアミン（ＰＰＤ）と、４，４−ジフェニルジアミノエーテル（ＯＤＡ）からなる混成アミン成分であり、ＰＭＤＡ／ＢＰＤＡは７／３〜９／１のモル比、ＰＰＤ／ＯＤＡは１５／８５〜２５／７５のモル比に設定されているポリイミド樹脂を材料とする請求項１〜請求項５に記載のポリイミドフィルム
- 該ポリイミドフィルムは、酸成分とアミン成分との反応によって製造されるポリイミド樹脂であって、上記酸成分が、３，３´，４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、および３，３´，４，４´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）からなる混成酸成分であり、上記アミン成分がｐ−フェニレンジアミン（ＰＰＤ）と、４，４−ジフェニルジアミノエーテル（ＯＤＡ）からなる混成アミン成分であり、ＢＰＤＡ／ＰＭＤＡ＋ＢＴＤＡは１／９〜９／１のモル比、かつＰＭＤＡ／ＢＴＤＡは１／９〜９／１のモル比、ＰＰＤ／ＯＤＡは９／１〜１／９のモル比に設定されているポリイミド樹脂を材料とする請求項１〜請求項５に記載のポリイミドフィルム
- 請求項１〜請求項８に記載のポリイミドフィルムを使用したことを特徴とする電子写真用転写・定着部材
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