JP2011008267A - 中間転写部材 - Google Patents

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Abstract

【課題】優れた機械的特性および湿度非感受性特性を有する中間転写部材を提供する。
【解決手段】下記の式で表されるシリコーン含有ポリアミドイミドを含む中間転写部材。
【化1】
Figure 2011008267

(式中、Rは、アルキル、アリール、またはアルキルとアリールの混合物であり、mおよびnは各セグメントの重量パーセントを表す。)
【選択図】なし

Description

中間転写部材、より具体的には、デジタル、イメージ・オン・イメージ等の静電方式、例えばゼログラフィー、の機械または装置およびプリンターにおいて現像像を転写するのに有用な中間転写部材を開示する。
主に少なくとも1つのポリイミドポリマーを含むベルト基体及び溶接された継ぎ目を備えた中間転写ベルトが特許文献1に記載されている。
特許文献2には、例えば全固形分の約2〜約25重量パーセントの量のポリアニリンおよび全固形分の約75〜約98重量パーセントの量で存在する熱可塑性ポリイミドを含む均質な(homogeneous)組成物を含む基体を備え、ポリアニリンの粒子サイズが例えば約0.5〜約5マイクロメートルである、溶接可能な中間転写ベルトが記載されている。
パズルカット継ぎ目部材は、特許文献3、特許文献4、および特許文献5に開示されている。
米国特許第7,139,519 米国特許第7,130,569号 米国特許第5,487,707号 米国特許第6,318,223号 米国特許第6,440,515号 米国特許第6,397,034号 米国特許第6,602,156号 米国特許第7,031,647号
ある実施形態では、第1の層であるポリイミド層および第2の層であるシリコーン修飾ポリアミドイミド表面層を含む中間転写部材が選択され、各層は必要に応じて導電性成分を更に含んでもよく、あるいは、中間転写部材はシリコーン修飾ポリアミドイミド表面層を含み、該シリコーン修飾ポリアミドイミド表面層は必要に応じて更に導電性成分を含む。
本発明の実施形態において、本開示の中間転写部材には多数の利点があり、例えば、従来のポリイミドベース層に比べて、主に表面張力のより低いシリコーン修飾ポリアミドイミド表面層を使用する観点からは、優れた機械的特性、堅牢性、安定し、優れた表面抵抗率、優れた画像転写性(トナーの転写性およびクリーニング性);複数の層が積層された中間転写部材中に接着層が含まれる場合の許容可能な接着特性;長時間維持される優れた導電性または抵抗率;寸法の安定性;長時間のITB湿度非感受性;ポリマー溶液中での優れた分散性;許容可能な低い表面摩擦特性;および層の剥離(peeling)または分離が最小限であるか実質的に発生しないといった利点がある。
本発明の態様において、本開示は多層中間転写部材に関し、例えば、シリコーン修飾ポリアミドイミド表面層を含むかあるいはシリコーン修飾ポリアミドイミド表面層およびポリイミドベース層を含むベルト(ITB(中間転写ベルト))であって、各層が更に導電性成分を含むベルトに関する。複数層を有する積層部材の場合には、2層間に必要に応じて接着層が設けられても良い。この積層部材は、公知の溶液流延法および公知の押出成形プロセスにより製造することができ、必要に応じて設けられる接着層は公知のスプレーコーティングおよびフローコーティングプロセスにより作製および塗布することができる。
更に、本明細書は、表面抵抗率が約108〜1013オーム/sqまたは約109〜約1012オーム/sq、バルク抵抗率が約108〜約1013オーム・cmまたは約109〜約1012オーム・cmの疎水性中間転写部材を開示する。更に、主に中間転写ベルトの撥水特性(例えば80°F/80パーセント湿度で4週間の促進老化試験により決定された)から、本開示の疎水性中間転写ベルト部材の表面抵抗率は変化しないと予想され、一方、シリコーン修飾ポリアミドイミドを含まない同様な比較対象の中間転写ベルト部材の表面抵抗率は変化する。
ゼログラフィー方式のコピー機、プリンター、多機能機械等の典型的な静電複写装置においては、コピーされる原本の光像(light image)は感光性部材または光導電体上に静電潜像の形態で記録され、その後検電性熱可塑性樹脂粒子および着色剤を適用することで、潜像が可視化される。一般的に、静電潜像は、現像剤混合物と接触させることで現像され、ここで現像剤混合物はトナー粒子が摩擦電気的に付着したキャリア粒子を通常含む乾燥現像剤混合物からなるか、またはトナー粒子が分散された液体キャリアを含むものであってもよい液体現像剤材料からなる。現像剤材料を静電潜像と接触させて、トナー粒子を静電潜像上に画像様に付与する。その後、現像像がコピーシートに転写される。コーティングされた中間転写ウェブ、中間転写ベルトまたは中間転写部品に現像像を転写し、その後、高転写効率で現像像を中間転写部材から永久的な基材に転写することが好都合である。通常は、その後にトナー画像を支持体上に固定または定着するが、この支持体は感光性部材自体であってもよく、あるいは普通紙等のその他の支持体シート上であってもよい。
例えばイオン性添加剤および/またはカーボンブラック等の導電性フィラーを外側の層に添加することで中間転写部材の抵抗率を制御しようとする試みが米国特許第6,397,034号に開示されており、ポリイミド中間転写部材層中でのフッ化炭素フィラーの使用が記載されている。しかし、そのようなフィラーの使用に関連して、溶解しなかった粒子がフッ化ポリマーの表面にしばしば白華状に析出(bloom)または移動し、ポリマーに欠陥を生じさせ、それにより抵抗率が不均一になることで、帯電防止特性の不良および機械的強度特性の不良が生じるという問題があり得る。また、中間転写ベルト表面のイオン性添加剤は、トナーの離型性を妨げ得る。更に、ポリマー中に泡が現れることがある。この泡は、顕微鏡を使用しなければ見えないものもあれば、肉眼で見えるほど大きなものもある。これらは電気的特性の不良または不均一および機械的特性の不良を招く。
更に、イオン性添加剤自体、温度、湿度、および操作時間の変化に感受性である。これらの感受性により、抵抗率の範囲が制限されることがしばしばある。例えば、湿度が相対湿度約20パーセントから約80パーセントへと上昇すると、抵抗率は通常、多いときで2桁以上低下する。この影響により、操作またはプロセスのラチチュードが制限される。
したがって、解像度の問題が最小化された現像像を得ることができる高いコピー品質を可能にする優れた機械的特性および湿度非感受性特性等の、本明細書に例示された多数の利点を有する中間転写部材を提供することが望まれている。パズルカットされた継ぎ目を有さなくても有してもよく、その代わりに溶接可能な(weldable)継ぎ目を有する溶接可能な中間転写ベルトを提供することも望まれており、それにより、指を使って手作業でパズルカット継ぎ目を継ぎ合わせるなどの労働集約型の工程および長時間の高温度・高湿度調節工程を用いずに製造可能なベルトが提供される。
ある実施形態では、本発明は、シリコーン含有ポリアミドイミドを含む中間転写部材に関する。本発明はまた、下記の式で表されるシリコーン含有ポリアミドイミドを含む中間転写部材に関する。
Figure 2011008267
(式中、Rは、アルキル、アリール、またはアルキルとアリールの混合物であり、mおよびnは各セグメントの重量パーセントを表す。)本発明はまた、ポリイミド支持基体層およびその上に設けられた下記の式で表されるシリコーン含有ポリアミドイミド層を含む中間転写部材に関する。
Figure 2011008267
(式中、Rは、アルキル、アリール、またはその混合物であり、mおよびnはセグメントの数を表し、より具体的には、mおよびnは各セグメントの重量パーセントを表す。)本発明はまた、シリコーン含有ポリアミドイミド層またはシリコーン含有ポリアミドイミド表面層と、ポリイミド支持基体とを含む中間転写部材に関する。本発明はまた、ポリイミド第1支持基体層、その上に設けられたシリコーン含有ポリアミドイミドを含む第2の層、及び第1の層と第2の層の間に設けられた接着層を含む転写媒体であって、第1の層および第2の層の少なくとも1つが、カーボンブラック、ポリアニリン等の公知の導電性成分を更に含む、転写媒体に関する。本発明はまた、ポリイミド基体層およびその上に設けられたシリコーン含有ポリアミドイミドを含む層を含む中間転写ベルトであって、基体層およびシリコーン含有ポリアミドイミド層の少なくとも1つが導電性成分を含み、シリコーン含有ポリアミドイミドが、下記の式で表され、シリコーン含有ポリアミドイミドの重量平均分子量が約5,000〜約150,000または約10,000〜約50,000であり、基体が存在する場合、基体の厚さが約10〜約150マイクロメートルであり、層の形態のシリコーン含有ポリアミドイミドの厚さが約1〜約150マイクロメートルであり、シリコーンの重量パーセントが約1〜約40または約10〜約30であり、シリコーン含有ポリアミドイミド層中の成分の合計が約100パーセントである、中間転写ベルトに関する。
Figure 2011008267
(式中、Rは、アルキルおよびアリールの少なくとも1つであり、mおよびnは反復セグメントまたは基の重量パーセントを表し、より具体的には、mは例えば、約60〜約99重量パーセント、約70〜約95重量パーセント、または約80〜約90重量パーセント、またはその他の好適な比率であり、nは例えば、約1〜約40重量パーセントまたは10〜約20重量パーセントであり、シリコーン含有ポリアミドイミド中の成分の合計は約100パーセントである。)
本発明はまた、シリコーン含有ポリアミドイミド基体を主成分として含む中間転写部材、例えば中間ベルト、に関する。本発明はまた、ポリイミド支持基体と、その上に設けられたシリコーン含有ポリアミドイミドを含み更にカーボンブラック等の導電性成分を含む層と、を例えば含む中間転写部材に関する。本発明はまた、ポリアミドイミド(PAI)が少なくとも以下の2つの方法、(1)イソシアネートと無水トリメリット酸の反応が関与するイソシアネート法または(2)ジアミンと無水トリメリット酸クロライドを反応させる酸クロライド法で合成することができる、シリコーン含有ポリアミドイミド中間層に関する。アミン末端化ポリジメチルシロキサン(シリコーン)等の第3の反応物質を選択してシリコーン含有ポリアミドイミドを形成することもできる。本開示の中間転写部材に選択されるシリコーン含有ポリアミドイミドは、例えば日本の東洋紡績株式会社から入手することができ、より具体的には、シリコーン含有ポリアミドイミドは東洋紡績株式会社からバイロマックス(登録商標)HR−14ET(エタノール/トルエン=50/50中の25重量パーセント溶液、Tg=250℃、Mw=10,000)として市販されている。
中間転写ベルトなどの中間転写部材用に選択することのできるシリコーン含有ポリアミドイミドの具体例としては、下記の式で表されるもの等の多数の公知ポリマーが含まれる。
Figure 2011008267
および
Figure 2011008267
(式中、mおよびnは反復セグメントまたは基の重量パーセントを表し、より具体的には、mは約60〜約99重量パーセント、約70〜約95重量パーセント、または約80〜約90重量パーセント、またはその他の好適な比率であり、nは、例えば本明細書に例示されている通りであり、シリコーン含有ポリアミドイミド中の成分の合計は約100パーセントである。)
ある実施形態では、シリコーン含有ポリアミドイミドのガラス転移温度は、約225℃〜約350℃、約250℃〜約300℃、または約250℃〜約270℃、より具体的には約250℃である。
中間転写部材(ITM)中に導入することのできる熱硬化性ポリイミドの例としては、低温で急速に硬化する公知のポリイミドポリマー、例えばVTEC(商標)PI 1388、080−051、851、302、203、201、およびPETI−5が含まれ、これらは全てペンシルバニア州レディングのリチャード・ブレイン・インターナショナル社(Richard Blaine International, Incorporated)から入手可能である。これらの熱硬化性ポリイミドは、約180℃〜約260℃の温度で、約10〜約120分間または約20〜約60分間等の短時間で硬化させることができ、数平均分子量が約5,000〜約500,000または約10,000〜約100,000であり、重量平均分子量が約50,000〜約5,000,000または約100,000〜約1,000,000である。中間転写部材または中間転写ベルト用に選択でき、約300℃超の温度で硬化できる、その他の熱硬化性ポリイミドとしては、PYRE M.L(登録商標)RC−5019、RC5057、RC−5069、RC−5097、RC−5053、およびRK−692、以上は全てニュージャージー州パーリンのインダストリアル・サミット・テクノロジー・コーポレーション(Industrial Summit Technology Corporation)から市販;RP−46およびRP−50、これらは共にバージニア州ハンプトンのユニテックLLC社(Unitech LLC)から市販;DURIMIDO(登録商標)100、ロードアイランド州ノースキングスタウンの富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズU.S.A.社から市販;およびKAPTON(登録商標)HN、VN、およびFN、全てデラウェア州ウィルミントンのイー・アイ・デュポン社から市販、が含まれる。
好適な支持基体ポリイミドとしては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等の、種々のジアミンと二無水物とから形成されるものが含まれる。より具体的には、ポリイミドは、ピロメリット酸とジアミノジフェニルエーテルを反応させるか、ビフェニルテトラカルボン酸およびピロメリット酸等の共重合酸をp−フェニレンジアミンおよびジアミノジフェニルエーテル等の芳香族ジアミン2個とイミド化することで形成されるもの等の芳香族ポリイミドを含む。別の好適なポリイミドとしては、2,2−ビス[4−(8−アミノフェノキシ)フェノキシ]−ヘキサフルオロプロパンと反応させたピロメリット酸二無水物およびベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物の共重合酸が含まれる。芳香族ポリイミドとしては、1,2,1’,2’−ビフェニルテトラカルボキシミドおよびパラ−フェニレン基を含むものならびにビフェニルテトラカルボキシミド官能性とジフェニルエーテル末端スペーサーの特徴を有するものが含まれる。ポリイミドの混合物も用いることができる。
ある実施形態では、ポリアミドイミドは少なくとも以下の2つの方法で合成することができる:(1)イソシアネートと無水トリメリット酸の反応が関連するイソシアネート法または(2)ジアミンと無水トリメリット酸クロライドを反応させる酸クロライド法。これらのポリアミドイミドの例としては、バイロマックス(登録商標)HR−11NN(N−メチルピロリドン中の15重量パーセント溶液、Tg=300℃、Mw=45,000)、HR−12N2(N−メチルピロリドン/キシレン/メチルエチルケトン=50/35/15中の30重量パーセント溶液、Tg=255℃、Mw=8,000)、HR−13NX(N−メチルピロリドン/キシレン=67/33中の30重量パーセント溶液、Tg=280℃、Mw=10,000)、HR−15ET(エタノール/トルエン=50/50中の25重量パーセント溶液、Tg=260℃、Mw=10,000)、HR−16NN(N−メチルピロリドン中の14重量パーセント溶液、Tg=320℃、Mw=100,000)、以上は全て日本の東洋紡績株式会社から市販;およびジョージア州アルファレッタのソルベイアドバンストポリマーズLLCから市販されているTORLON(登録商標)AI−10(Tg=272℃)が含まれる。
カーボンブラック、金属酸化物、ポリアニリン等の導電性材料は、中間転写部材の少なくとも1つの層中に、例えば、約1〜約30重量パーセント、約3〜約20重量パーセント、具体的には約5〜約15重量パーセントの量で存在する。
カーボンブラック表面基は、例えばカルボン酸塩、フェノール等から酸素基が吸収または化学吸着される、酸またはオゾンを用いた酸化により形成することができる。炭素表面は、主に酸化的プロセスおよびフリーラジカル反応以外のほとんどの有機反応化学反応に基本的に不活性である。
カーボンブラックの導電性は表面積およびその構造に主に依存する。一般的に、表面積が大きく、「構造」が複雑なほど、カーボンブラックの導電性は大きくなる。表面積は、カーボンブラックの単位重量当たりのBET窒素表面積で測定され、一時粒径の測定値である。「構造」は、カーボンブラックの一次凝集体のモルホロジーを表す複雑な特性である。これは、一次凝集体を含む一次粒子の数およびどのようにそれらが一緒に「融合(fuse)」されているかの両方の指標となる。複雑な構造のカーボンブラックは、相当の「分枝」および「連鎖(chaining)」を有する多くの一次粒子を含む凝集体により特徴付けられ、より単純な構造のカーボンブラックは、より少ない一次粒子を含む小さい(compact)凝集体により特徴付けられる。構造は、カーボンブラック内の空隙に吸収されるフタル酸ジブチル(DBP)により測定される。構造が複雑なほど、空隙が多く、DBP吸収が大きくなる。
中間転写部材の導電性成分として選択されるカーボンブラックの例としては、キャボットコーポレーション(Cabot Corporation)から入手可能なVULCAN(登録商標)カーボンブラック、REGAL(登録商標)カーボンブラック、MONARCH(登録商標)カーボンブラック、およびBLACK PEARLS(登録商標)カーボンブラックが含まれる。導電性カーボンブラックの具体例としては、BLACK PEARLS(登録商標)1000(BET表面積=343m2/g、DBP吸収=1.05ml/g)、BLACK PEARLS(登録商標)880(BET表面積=240m2/g、DBP吸収=1.06ml/g)、BLACK PEARLS(登録商標)800(BET表面積=230m2/g、DBP吸収=0.68ml/g)、BLACK PEARLS(登録商標)L(BET表面積=138m2/g、DBP吸収=0.61ml/g)、BLACK PEARLS(登録商標)570(BET表面積=110m2/g、DBP吸収=1.14ml/g)、BLACK PEARLS(登録商標)170(BET表面積=35m2/g、DBP吸収=1.22ml/g)、VULCAN(登録商標)XC72(BET表面積=254m2/g、DBP吸収=1.76ml/g)、VULCAN(登録商標)XC72R(綿毛(fluffy)状のVULCAN(登録商標)XC72)、VULCAN(登録商標)XC605、VULCAN(登録商標)XC305、REGAL(登録商標)660(BET表面積=112m2/g、DBP吸収=0.59ml/g)、REGAL(登録商標)400(BET表面積=96m2/g、DBP吸収=0.69ml/g)、REGAL(登録商標)330(BET表面積=94m2/g、DBP吸収=0.71ml/g)、MONARCH(登録商標)880(BET表面積=220m2/g、DBP吸収=1.05ml/g、一次粒径=16ナノメートル)、およびMONARCH(登録商標)1000(BET表面積=343m2/g、DBP吸収=1.05ml/g、一次粒径=16ナノメートル);エボニック−デグサ社(Evonik−Degussa)から入手可能なチャンネルカーボンブラック;スペシャルブラック4(BET表面積=180m2/g、DBP吸収=1.8ml/g、一次粒径=25ナノメートル)、スペシャルブラック5(BET表面積=240m2/g、DBP吸収=1.41ml/g、一次粒径=20ナノメートル)、カラーブラックFW1(BET表面積=320m2/g、DBP吸収=2.89ml/g、一次粒径=13ナノメートル)、カラーブラックFW2(BET表面積=460m2/g、DBP吸収=4.82ml/g、一次粒径=13ナノメートル)、およびカラーブラックFW200(BET表面積=460m2/g、DBP吸収=4.6ml/g、一次粒径=13ナノメートル)が挙げられる。
カーボンブラックは通常、シリコーン含有ポリアミドイミドのカーボンブラックブレンドまたはシリコーン含有ポリアミドイミドとポリイミドのカーボンブラックブレンド等の分散物として形成される。適切なミリング工程をもって均一な分散物を得ることができ、その後、ドローバー(draw bar)コーティング法を用いてガラスプレート上に塗布することができる。得られた個々の膜は、別々のガラスプレート上に維持したまま、例えば約100℃〜約400℃等の高温で、約20〜約180分間等の好適な時間乾燥してよい。乾燥させ、約23℃〜約25℃の室温まで冷却した後、ガラスプレート上の膜を一晩(約18〜23時間)水に浸漬し、その後、ガラスから50〜150マイクロメートル厚の膜を剥離させて、機能性中間転写部材を形成することができる。
ある実施形態では、ポリアニリン成分は、約0.5〜約5マイクロメートル、約1.1〜約2.3マイクロメートル、約1.2〜約2マイクロメートル、約1.5〜約1.9マイクロメートル、または約1.7マイクロメートルの比較的小さな粒子サイズを有する。中間転写ベルト等の転写部材用に選択されるポリアニリンの具体例として、フィンランドのパニポルオイ社(Panipol Oy)から市販されているPANIPOL(商標)Fが挙げられる。
シリコーン含有ポリアミドイミド層は更に、全中間転写部材の約1〜約90重量パーセントまたは約30〜約70重量パーセントの量で存在する、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、ポリアミド、ポリエチレン−co−ポリテトラフルオロエチレン等の種々の公知ポリマーを含み得る。
複数層を有する積層部材用の接着層の成分(通常、この接着層は支持基体とその上に設けられた上端シリコーン含有ポリアミドイミドの間に設けられる)としては、例えば、エポキシ、ウレタン、シリコーン、ポリエステル等の種々の樹脂またはポリマーが挙げられる。一般的に、接着層は無溶媒層であり、室温(約25℃)で液体であり、弾性または剛性の膜に架橋して2つ以上の材料同士を接着することができる材料である。具体的な接着層成分としては、TYCEL(登録商標)7924(粘度約1,400〜約2,000cps)、TYCEL(登録商標)7975(粘度約1,200〜約1,600cps)、およびTYCEL(登録商標)7276等のペンシルバニア州エリーのロードコーポレーション(Lord Corporation)から入手できるポリウレタン接着剤を含む100パーセント固体の接着剤が含まれる。接着剤の粘度範囲は、例えば約1,200〜約2,000cpsである。無溶媒接着剤は、熱、室温硬化、湿気硬化、紫外線照射、赤外照射、電子ビーム硬化、または任意のその他の公知技術のいずれかにより活性化することができる。接着層の厚さは通常約100ナノメートル未満、より具体的には本明細書に後述する通りである。
中間転写部材の各層の厚さはさまざまであり得、通常如何なる特定の値にも限定されない。特定の実施形態では、基体層または第1の層の厚さは、例えば、約20〜約300マイクロメートル、約30〜約200マイクロメートル、約75〜約150マイクロメートル、または約50〜約100マイクロメートルである。一方、上端のシリコーン含有ポリアミドイミドが存在する場合、上端のシリコーン含有ポリアミドイミドの厚さは例えば、約1〜約150マイクロメートル、約10〜約100マイクロメートル、約20〜約70マイクロメートル、または約30〜約50マイクロメートルである。接着層の厚さは、例えば、約1〜約100ナノメートル、約5〜約75ナノメートル、または約50〜約100ナノメートルである。
ある実施形態では、本開示の中間転写部材は溶接可能であり、すなわちベルト等の部材の継ぎ目は溶接可能であり、より具体的には、超音波処理により溶接して継ぎ目が作製されるものでもよい。本開示の中間転写部材の表面抵抗率は、例えば、約109〜約1013オーム/sqまたは約1010〜約1012オーム/sqである。中間転写溶接可能部材のシート抵抗率は、例えば、約109〜約1013オーム/sqまたは約1010〜約1012オーム/sqである。
中間転写ベルト等の本明細書に例示された中間転写部材は、ゼログラフィー印刷を含む種々の印刷およびコピーシステムのために選択することができる。例えば、本開示の中間転写部材は、転写される各画像が画像形成ステーションの撮像ドラムまたは光導電性ドラム上に形成され、これらの各画像がその後現像ステーションで現像され、中間転写部材に転写される、多重画像形成システムに組み込むことができる。画像は、順次光導電体上に形成されて現像され、その後、中間転写部材に転写されてよい。別の方法では、各画像は、光導電体または感光体ドラム上に形成され、現像され、中間転写部材に見当合わせして転写される。ある実施形態では、多重画像システムは、コピーされる画像の各色が感光体ドラム上に形成され、現像され、中間転写部材に転写される、カラーコピーシステムである。
トナー潜像を感光体ドラムから中間転写部材に転写した後、中間転写部材を熱および圧力の下で紙等の画像受容基材に接触させてよい。次いで、中間転写部材上のトナー画像を、画像様に、紙等の基材に転写し定着させる。
本明細書に記載の画像形成システムおよびその他の公知の画像形成・印刷システム中に存在する中間転写部材は、シート、ウェブ;無端ベルト、継ぎ目あり無端可撓性ベルト、継ぎ目あり無端可撓性ベルト等のベルト;ローラー、膜、箔、ストリップ、コイル、シリンダー、ドラム、無端ストリップ、および円形ディスクの形態であってよい。中間転写部材は1つの層からなるものでもよく、複数の層(例えば約2層〜約5層)からなるものでもよい。ある実施形態では、中間転写部材は外側の離型層(release layer)を更に含む。
シリコーン含有ポリアミドイミド部材の上でそれに接触して設けられる離型層の例としては、フッ化エチレンプロピレンコポリマー(FEP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフルオロアルコキシポリテトラフルオロエチレン(PFAテフロン(登録商標))を含むテフロン(登録商標)様材料およびその他のテフロン(登録商標)様材料等の、低表面エネルギー材料;バージニア州リッチモンドのサンプソン・コーティングズ社(Sampson Coatings)から入手可能なシリコーンゴム552(ポリジメチルシロキサン/ジブチルスズジアセテート、例えば分子量Mwが約3,500の、ポリジメチルシロキサンゴム混合物100グラム当たり0.45グラムのDBTDA)等のシリコーンゴムおよびフルオロシリコーン等の、シリコーン材料;ならびにVITON A(登録商標)、VITON E(登録商標)、VITON E60C(登録商標)、VITON E45(登録商標)、VITON E430(登録商標)、VITON B910(登録商標)、VITON GH(登録商標)、VITON B50(登録商標)、VITON E45(登録商標)、およびVITON GF(登録商標)として商業的に種々の名称で知られている、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、およびテトラフルオロエチレンのコポリマーおよびターポリマー等のVITON(登録商標)として入手可能なもの等のフルオロエラストマーが含まれる。VITON(登録商標)の名称は、イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール社(E.I.DuPont de Nemours,Inc.)の商標である。2つの公知のフルオロエラストマーは、以下を含む:(1)VITON A(登録商標)として商業的に知られるフッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、およびテトラフルオロエチレンのコポリマー種、(2)VITON B(登録商標)として商業的に知られるフッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、およびテトラフルオロエチレンのターポリマー種、ならびに(3)35モルパーセントのフッ化ビニリデン、34モルパーセントのヘキサフルオロプロピレン、29モルパーセントのテトラフルオロエチレン、2パーセントの硬化部位モノマーを含むVITON GF(登録商標)等の、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、および硬化部位モノマーのテトラポリマー種。硬化部位モノマーは、4−ブロモパーフルオロブテン−1、1,1−ジヒドロ−4−ブロモパーフルオロブテン−1、3−ブロモパーフルオロプロペン−1、1,1−ジヒドロ−3−ブロモパーフルオロプロペン−1等のデュポン社から入手可能なものまたは任意のその他の好適な公知の市販の硬化部位モノマーであってよい。
基体の上に1または複数の層を公知のコーティング工程で付与させてよい。基体膜上に外側層を形成するための公知の方法、例えばディッピング、非常に薄い膜の多重スプレー塗布によるスプレー等のスプレー法、流延(casting)、フローコーティング、ウェブコーティング、ロールコーティング、押出、成形等を使用することができる。ある実施形態では、1または複数の層は、薄膜の多重スプレー塗布等のスプレー法、流延法、ウェブコーティング、フローコーティング、最も好ましくはラミネーション法により付与または作製することができる。
中間転写部材の外周は、特に膜またはベルトの形態に適用可能な場合、例えば、約250〜約2,500ミリメートル、約1,500〜約3,000ミリメートル、または約2,000〜約2,200ミリメートルであり、対応する幅は、例えば約100〜約1,000ミリメートル、約200〜約500ミリメートル、または約300〜約400ミリメートルである。
比較例1
ポリアミドイミド含有中間転写部材の作製
エボニック−デグサ社から入手した1グラムのカラーブラックFW1(BET表面積=320m2/g、DBP吸収=2.89ml/g、一次粒径=13ナノメートル)を、東洋紡績株式会社から入手したポリアミドイミドであるバイロマックス(登録商標)HR−16NN(N−メチルピロリドン中の14重量パーセント溶液、Tg=320℃、Mw=100,000)37.5グラムおよびN−メチルピロリドン39.6グラムと混合した。この混合物を、アトライターを用いて2ミリメートルのステンレス製ショットで1時間ボールミルを行うことで、均一な分散物を得た。次いで、得られた分散物を、ドローバーコーティング法を用いてガラスプレート上に塗布した。その後、得られた膜をガラスプレート上に維持しながら100℃で20分間、次いで200℃で更に120分間乾燥させた。
次いで、ガラス上の膜を水中に一晩(約23時間)浸漬し、自立膜(freestanding film)が自然にガラスから剥離することで、カーボンブラックとポリアミドイミドの重量パーセント比(カーボンブラック:ポリアミドイミド)が16:84の50マイクロメートル厚のカーボンブラック/ポリアミドイミド層を有する中間転写部材が得られた。
実施例I
単層シリコーン含有ポリアミドイミド中間転写部材の作製
エボニック−デグサ社から入手した1グラムのカラーブラックFW1(BET表面積=320m2/g、DBP吸収=2.89ml/g、一次粒径=13ナノメートル)を、東洋紡績株式会社から入手したシリコーン含有ポリアミドイミドであるバイロマックス(登録商標)HR−14ET(エタノール/トルエン=50/50中の25重量パーセント溶液、Tg=250℃、Mw=10,000)21グラムと混合した。この混合物をアトライターを用いて2ミリメートルのステンレス製ショットで1時間ボールミルを行うことで、均一な分散物を得た。次いで、得られた分散物を、ドローバーコーティング法を用いてガラスプレート上に塗布した。その後、得られた膜をガラスプレート上に維持しながら120℃で40分間乾燥させた。
次いで、ガラス上の膜を水中に一晩(約23時間)浸漬し、自立膜がガラスから剥離することで、カーボンブラックとシリコーン含有ポリアミドイミドの重量パーセント比(カーボンブラック:シリコーン含有ポリアミドイミド)が16:84の50マイクロメートル厚のカーボンブラック/シリコーン含有ポリアミドイミド層を有する中間転写部材が得られた。
実施例II
単層シリコーン含有ポリアミドイミド/ポリアミドイミドブレンド中間転写部材の作製
エボニック−デグサ社から入手した1グラムのカラーブラックFW1(BET表面積=320m2/g、DBP吸収=2.89ml/g、一次粒径=13ナノメートル)を、シリコーン含有ポリアミドイミドであるバイロマックス(登録商標)HR−14ET(エタノール/トルエン=50/50中の25重量パーセント溶液、Tg=250℃、Mw=10,000)5.25グラムおよびポリアミドイミドであるバイロマックス(登録商標)HR−16NN(14重量パーセントのN−メチルピロリドン溶液、Tg=320℃、Mw=100,000)28.1グラム(共に東洋紡績株式会社から入手)、ならびにN−メチルピロリドン43.8グラムと混合した。この混合物をアトライターを用いて2ミリメートルのステンレス製ショットで1時間ボールミルを行うことで、均一な分散物を得た。次いで、得られた分散物を、ドローバーコーティング法を用いてガラスプレート上に塗布した。その後、得られた膜をガラスプレート上に維持しながら100℃で20分間、次いで200℃で更に120分間乾燥させた。
次いで、ガラス上の膜を水中に一晩(約23時間)浸漬し、自立膜が自然にガラスから剥離することで、カーボンブラックとシリコーン含有ポリアミドイミドとポリアミドイミドの重量パーセント比(カーボンブラック:シリコーン含有ポリアミドイミド:ポリアミドイミド)が16:21:63の50マイクロメートル厚のカーボンブラック/シリコーン含有ポリアミドイミド/ポリアミドイミド層を有する中間転写部材が得られた。
実施例III
ポリイミドベース層およびシリコーン含有ポリアミドイミド表面層を含む2層中間転写部材の作製
ポリイミドベース層つまり第1の層を以下のように作製した。エボニック−デグサ社から入手した1グラムのカラーブラックFW1(BET表面積=320m2/g、DBP吸収=2.89ml/g、一次粒径=13ナノメートル)を、リチャード・ブレイン・インターナショナル社から入手したポリアミド酸(polyamic acid)(ポリイミド前駆物質)溶液であるVTEC(商標)PI 1388(N−メチルピロリドン中の20重量パーセント溶液、Tg>320℃)26.25グラムと混合した。この混合物をアトライターを用いて2ミリメートルのステンレス製ショットで1時間ボールミルを行うことで、均一な分散物を得た。次いで、得られた分散物を、ドローバーコーティング法を用いてガラスプレート上に塗布した。その後、得られた膜をガラスプレート上に維持しながら100℃で20分間、次いで200℃で更に120分間乾燥させた。
シリコーン含有ポリアミドイミド表面層を以下のように作製した。エボニック−デグサ社から入手した1グラムのカラーブラックFW1(BET表面積=320m2/g、DBP吸収=2.89ml/g、一次粒径=13ナノメートル)を、東洋紡績株式会社から入手したシリコーン含有ポリアミドイミドであるバイロマックス(登録商標)HR−14ET(エタノール/トルエン=50/50中の25重量パーセント溶液、Tg=250℃、Mw=10,000)21グラムと混合した。この混合物を、アトライターを用いて2ミリメートルのステンレス製ショットで1時間ボールミを行うことで、均一な分散物を得た。次いで、得られた分散物を、ドローバーコーティング法を用いて、ガラスプレート上の上記ポリイミドベースつまり第1の層上に塗布した。その後、得られた2層膜をガラスプレート上に維持しながら120℃で40分間乾燥させた。
次いで、ガラス上の2層膜を水中に一晩(約23時間)浸漬し、自立膜が自然にガラスから剥離することで、カーボンブラックとポリイミドの重量パーセント比(カーボンブラック:ポリイミド)が16:84である75マイクロメートル厚のカーボンブラック/ポリイミドベース層およびカーボンブラックとシリコーン含有ポリアミドイミドの重量パーセント比(カーボンブラック:シリコーン含有ポリアミドイミド)が16:84である20マイクロメートル厚のカーボンブラック/シリコーン含有ポリアミドイミド表面層を有する2層中間転写部材が得られた。
実施例IV
ポリイミドベース層およびシリコーン含有ポリアミドイミド/ポリアミドイミドブレンド表面層を含む2層中間転写部材の作製
ポリイミドベース層を以下のように作製した。エボニック−デグサ社から入手した1グラムのカラーブラックFW1(BET表面積=320m2/g、DBP吸収=2.89ml/g、一次粒径=13ナノメートル)を、リチャード・ブレイン・インターナショナル社から入手したポリアミド酸(ポリイミド前駆物質)溶液であるVTEC(商標)PI 1388(N−メチルピロリドン中の20重量パーセント溶液、Tg>320℃)26.25グラムと混合した。この混合物を、アトライターを用いて2ミリメートルのステンレス製ショットで1時間ボールミを行うことで、均一な分散物を得た。次いで、得られた分散物を、ドローバーコーティング法を用いてガラスプレート上に塗布した。その後、得られた膜をガラスプレート上に維持しながら100℃で20分間乾燥させた。
シリコーン含有ポリアミドイミド/ポリアミドイミドブレンド表面層を以下のように作製した。エボニック−デグサ社から入手した1グラムのカラーブラックFW1(BET表面積=320m2/g、DBP吸収=2.89ml/g、一次粒径=13ナノメートル)を、シリコーン含有ポリアミドイミドであるバイロマックス(登録商標)HR−14ET(エタノール/トルエン=50/50中の25重量パーセント溶液、Tg=250℃、Mw=10,000)5.25グラムおよびポリアミドイミドであるバイロマックス(登録商標)HR−16NN(N−メチルピロリドン中の14重量パーセント溶液、Tg=320℃、Mw=100,000)28.1グラム(共に東洋紡績株式会社から入手)ならびにN−メチルピロリドン43.8グラムと混合した。この混合物を、アトライターを用いて2ミリメートルのステンレス製ショットで1時間ボールミルを行うことで、均一な分散物を得た。次いで、得られた分散物を、ガラスプレート上に配置された上記で作製したポリイミドベース層の上にドローバーコーティング法を用いて塗布した。その後、得られた2層膜をガラスプレート上に維持しながら100℃で20分間、次いで200℃で更に120分間乾燥させた。
次いで、上記で得られたガラス上の2層膜を水中に一晩(約23時間)浸漬し、自立膜が自然にガラスから剥離することで、カーボンブラックとポリイミドの重量パーセント比(カーボンブラック:ポリイミド)が16:84である75マイクロメートル厚のカーボンブラック/ポリイミドベース層およびカーボンブラックとシリコーン含有ポリアミドイミドとポリアミドイミドの重量パーセント比(カーボンブラック:シリコーン含有ポリアミドイミド:ポリアミドイミド)が16:21:63である20マイクロメートル厚のカーボンブラック/シリコーン含有ポリアミドイミド/ポリアミドイミド上端表面層を有する2層中間転写部材が得られた。
表面抵抗率の測定
比較例1ならびに実施例IおよびIIの上記中間転写ベルト部材またはデバイスの表面抵抗率を、高抵抗率計(三菱化学株式会社から入手可能なHiresta−UP MCP−HT450)を用いて測定した(測定箇所を変えた4〜6回の測定を平均化。72°F/65パーセント室内湿度)。表面抵抗率の結果を以下の表1に示す。
Figure 2011008267
対照ポリアミドイミド(比較例1)の中間転写ベルトデバイスと比較して、本開示のシリコーン含有ポリアミドイミド(実施例I)およびシリコーン含有ポリアミドイミド/ポリアミドイミドブレンド(実施例II)の中間転写ベルトデバイスは、特にカーボンブラック濃度を一定に固定した時、同様の表面抵抗率を有していた。
接触角の測定
公知のコンタクト・アングル・システムOCA(データフィジクス・インスツルメンツGmbH社製、モデルOCA15)を用いて、比較例1および実施例IIの中間転写ベルトデバイスの水(脱イオン水)の接触角を周囲温度(約23℃)で測定した。測定は少なくとも10回行った。その平均も表1に示す。
本開示のシリコーン含有ポリアミドイミド/ポリアミドイミドブレンド(実施例II)の中間転写ベルトデバイスは、比較例1のポリアミドイミド中間転写ベルトデバイスよりも疎水性が大きかった(接触角が約40°大きい)。また、表1のデータに基づけば、本開示の実施例IIのシリコーン含有ポリアミドイミド中間転写ベルトデバイスは、比較例1の中間転写ベルトデバイスと比べて、転写効率が向上しており、寸法安定性および電気的安定性が優れていると考えられる。
例示的実施形態
<1> 下記の式で表されるシリコーン含有ポリアミドイミドを含む中間転写部材。
Figure 2011008267
(式中、Rは、アルキル、アリール、またはアルキルとアリールの混合物であり、mおよびnは各セグメントの重量パーセントを表す。)
<2> 前記アルキルが1〜18個の炭素原子を含み、前記アリールが6〜42個の炭素原子を含み、mが60〜99重量パーセント、nが1〜40重量パーセントであり、m+nの合計が100パーセントである、<1>に記載の中間転写部材。
<3>
前記シリコーン含有ポリアミドイミドが下記の式で表される<1>又は<2>に記載の中間転写部材。ここで、所望によっては、前記中間転写部材は、全固形分の重量を基準にして10〜90重量パーセントの量でそれぞれ存在する、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミド、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエステル、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン−co−ポリテトラフルオロエチレン、およびその混合物からなる群から選択される第2のポリマーを前記シリコーン含有ポリアミドイミド中に更に含んでいてもよい。
Figure 2011008267
または
Figure 2011008267
(式中、mおよびnは各セグメントの重量パーセントを表し、mは70〜95重量パーセント、nは5〜30重量パーセントであり、m+nは100パーセントである。)
<4>
前記シリコーン含有ポリアミドイミドに接触する支持基体を更に含み、
前記基体がポリイミドを含み、
前記ポリイミドが、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、またはその混合物の少なくとも1つであり、
前記シリコーン含有ポリアミドイミド中に全固形分の重量を基準にして1〜40重量パーセントの量で存在する導電性成分を更に含み、
前記シリコーン含有ポリアミドイミドが前記基体に接触した層の形態であり、
フッ化エチレンプロピレンコポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフルオロアルコキシポリテトラフルオロエチレン、フルオロシリコーン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとのポリマー、またはその混合物、を含む上端の(つまり最上層としての)離型層を更に含み、
前記支持基体と前記シリコーン含有ポリアミドイミド層との間に設けられた接着層を更に含む、<1>〜<3>のいずれかに記載の中間転写部材。

Claims (4)

  1. 下記の式で表されるシリコーン含有ポリアミドイミドを含む中間転写部材。
    Figure 2011008267
    (式中、Rは、アルキル、アリール、またはアルキルとアリールの混合物であり、mおよびnは各セグメントの重量パーセントを表す。)
  2. 前記アルキルが1〜18個の炭素原子を含み、前記アリールが6〜42個の炭素原子を含み、mが60〜99重量パーセント、nが1〜40重量パーセントであり、m+nの合計が100パーセントである、請求項1に記載の中間転写部材。
  3. 前記シリコーン含有ポリアミドイミドが下記の式で表され、全固形分の重量を基準にして10〜90重量パーセントの量でそれぞれ存在する、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミド、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエステル、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン−co−ポリテトラフルオロエチレン、およびその混合物からなる群から選択される第2のポリマーを前記シリコーン含有ポリアミドイミド中に更に含む、請求項1に記載の中間転写部材。
    Figure 2011008267
    または
    Figure 2011008267
    (式中、mおよびnは各セグメントの重量パーセントを表し、mは70〜95重量パーセント、nは5〜30重量パーセントであり、m+nは100パーセントである。)
  4. 前記シリコーン含有ポリアミドイミドに接触する支持基体を更に含み、
    前記基体がポリイミドを含み、
    前記ポリイミドが、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、またはその混合物の少なくとも1つであり、
    前記シリコーン含有ポリアミドイミド中に全固形分の重量を基準にして1〜40重量パーセントの量で存在する導電性成分を更に含み、
    前記シリコーン含有ポリアミドイミドが前記基体に接触した層の形態であり、
    フッ化エチレンプロピレンコポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフルオロアルコキシポリテトラフルオロエチレン、フルオロシリコーン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとのポリマー、またはその混合物、を含む上端の離型層を更に含み、
    前記支持基体と前記シリコーン含有ポリアミドイミド層との間に設けられた接着層を更に含む、請求項1に記載の中間転写部材。
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