JP2020173347A - ポリイミド系樹脂フィルム、無端ベルト、中間転写ベルト、及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】イミド系樹脂を含む第一層と、前記第一層の表面に設けられる第二層とを有するポリイミド系樹脂フィルムにおいて、第一層に対する第二層の接着性が向上するポリイミド系樹脂フィルムを提供すること。【解決手段】イミド系樹脂を含む第一層であって、前記第一層の表面に存在する全てのC元素の結合に対するC−N結合及びC−O結合の合計の結合組成比が4atm%以上である第一層と、前記第一層の表面に設けられる第二層と、を有するポリイミド系樹脂フィルムである。【選択図】図1
Description
本発明は、ポリイミド系樹脂フィルム、無端ベルト、中間転写ベルト、及び画像形成装置に関する。
ポリイミドは、その優れた耐熱性、機械的強度、電気的特性、及び耐薬品性を有するため、各種フィルム、成形品等としてあらゆる産業分野において利用されている。しかし、ポリイミドは一般的に不活性であるため、濡れ性が良好とはいえず、他の材料との接着特性が良好ではない傾向がある。例えば、ポリイミド系樹脂層を複層化したフィルムを得る場合、ポリイミド系樹脂層間の接着の問題があり、前駆体乾燥状態で塗り重ねて複層化したフィルムを得ること(特許文献1参照)が知られている。しかしながら、前駆体状態で塗り重ねる場合には、層間の接着性は優れるものの、界面で乾燥状態側の表面が溶剤に侵食されるため、このフィルムをベルトとして適用した場合、導電剤の凝集が発生し、抵抗のバラツキが大きくなるということが生じた。
そのため、ポリイミド系樹脂層に対して、化学的または物理的処理を施すことにより接着性の改善が試みられている。
そのため、ポリイミド系樹脂層に対して、化学的または物理的処理を施すことにより接着性の改善が試みられている。
例えば、特許文献2には、「波長400nm以下の紫外域レーザー光を、ポリイミド成形体表面に照射することを特徴とする表面改質方法」が開示されている。
特許文献3には、「被処理フィルム表面に波長120〜260nmの範囲内にメインピークを有する紫外線を照射することを特徴とする表面改質フィルムの製造方法」が開示されている。
特許文献4には、「過酸化水素水溶液との接触に引き続いて鉄塩水溶液と接触させつつ紫外線を照射してポリイミド樹脂の表面を光化学反応処理した後、前記光化学反応処理した表面を過マンガン酸塩でエッチングして凹凸面に形成することを特徴とするポリイミド樹脂の表面改質方法」が開示されている。
ポリイミド系樹脂フィルムにおいては、イミド系樹脂を含む層の接着性を向上させるため、さらなる改善が求められている。
本発明の課題は、イミド系樹脂を含む第一層と、前記第一層の表面に設けられる第二層とを有するポリイミド系樹脂フィルムにおいて、第一層の表面に存在する全てのC元素の結合に対するC−N結合及びC−O結合の合計の結合組成比が4atm%未満である場合に比べ、第一層に対する第二層の接着性が向上するポリイミド系樹脂フィルムを提供することである。
本発明の課題は、イミド系樹脂を含む第一層と、前記第一層の表面に設けられる第二層とを有するポリイミド系樹脂フィルムにおいて、第一層の表面に存在する全てのC元素の結合に対するC−N結合及びC−O結合の合計の結合組成比が4atm%未満である場合に比べ、第一層に対する第二層の接着性が向上するポリイミド系樹脂フィルムを提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。
<1>
イミド系樹脂を含む第一層であって、前記第一層の表面に存在する全てのC元素の結合に対するC−N結合及びC−O結合の合計の結合組成比が4atm%以上である第一層と、
前記第一層の表面に設けられる第二層と、
を有するポリイミド系樹脂フィルム。
<2>
前記第二層が、イミド系樹脂を含む樹脂層、又は無機層である<1>に記載のポリイミド系樹脂フィルム。
<3>
前記第二層の前記イミド系樹脂が、ポリアミドイミド樹脂である<2>に記載のポリイミド系樹脂フィルム。
<4>
前記第一層の厚さと前記第二層の厚さとの比が40:60〜60:40である<1>〜<3>のいずれか1つに記載のポリイミド系樹脂フィルム。
<5>
<1>〜<4>のいずれか1つに記載のポリイミド系樹脂フィルムからなる無端ベルト。
<6>
<5>に記載の無端ベルトからなる中間転写ベルト。
<7>
<5>に記載の無端ベルトを備える画像形成装置。
イミド系樹脂を含む第一層であって、前記第一層の表面に存在する全てのC元素の結合に対するC−N結合及びC−O結合の合計の結合組成比が4atm%以上である第一層と、
前記第一層の表面に設けられる第二層と、
を有するポリイミド系樹脂フィルム。
<2>
前記第二層が、イミド系樹脂を含む樹脂層、又は無機層である<1>に記載のポリイミド系樹脂フィルム。
<3>
前記第二層の前記イミド系樹脂が、ポリアミドイミド樹脂である<2>に記載のポリイミド系樹脂フィルム。
<4>
前記第一層の厚さと前記第二層の厚さとの比が40:60〜60:40である<1>〜<3>のいずれか1つに記載のポリイミド系樹脂フィルム。
<5>
<1>〜<4>のいずれか1つに記載のポリイミド系樹脂フィルムからなる無端ベルト。
<6>
<5>に記載の無端ベルトからなる中間転写ベルト。
<7>
<5>に記載の無端ベルトを備える画像形成装置。
<1>、<2>、又は<3>に係る発明によれば、
第一層の表面に存在する全てのC元素の結合に対するC−N結合及びC−O結合の合計の結合組成比が4atm%未満である場合に比べ、第一層に対する第二層の接着性が向上するポリイミド系樹脂フィルムが提供される。
<4>に係る発明によれば、
第一層の厚さと前第二層の厚さとの比が、40未満:60超で有る場合、又は60超:40未満である場合に比べ、第一層に対する第二層の接着性が向上するポリイミド系樹脂フィルムが提供される。
<5>、<6>、又は<7>に係る発明によれば、
第一層の表面に存在する全てのC元素の結合に対するC−N結合及びC−O結合の合計の結合組成比が4atm%未満である場合に比べ、第一層に対する第二層の接着性が向上するポリイミド系樹脂フィルムからなる無端ベルト、前記無端ベルトからなる中間転写ベルト、又は前記無端ベルトを備える画像形成装置が提供される。
第一層の表面に存在する全てのC元素の結合に対するC−N結合及びC−O結合の合計の結合組成比が4atm%未満である場合に比べ、第一層に対する第二層の接着性が向上するポリイミド系樹脂フィルムが提供される。
<4>に係る発明によれば、
第一層の厚さと前第二層の厚さとの比が、40未満:60超で有る場合、又は60超:40未満である場合に比べ、第一層に対する第二層の接着性が向上するポリイミド系樹脂フィルムが提供される。
<5>、<6>、又は<7>に係る発明によれば、
第一層の表面に存在する全てのC元素の結合に対するC−N結合及びC−O結合の合計の結合組成比が4atm%未満である場合に比べ、第一層に対する第二層の接着性が向上するポリイミド系樹脂フィルムからなる無端ベルト、前記無端ベルトからなる中間転写ベルト、又は前記無端ベルトを備える画像形成装置が提供される。
以下に、本発明の一例である本実施形態のポリイミド系樹脂フィルムについて、詳細に説明する。
本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムは、イミド系樹脂を含む第一層であって、前記第一層の表面に存在する全てのC元素の結合に対するC−N結合及びC−O結合の合計の結合組成比が4atm%以上である第一層と、前記第一層の表面に設けられる第二層と、を有する。ここで、上記の「第一層の表面に存在する全てのC元素の結合に対するC−N結合及びC−O結合の合計の結合組成比が4atm%以上」との構成要件は、第一層と第二層との界面側である第一層の表面が少なくとも満たしていればよい。
なお、本実施形態ではポリイミド系樹脂フィルムの層構成は、これに限定されるものではなく、さらに他の層を備えていてもよい。
なお、本実施形態ではポリイミド系樹脂フィルムの層構成は、これに限定されるものではなく、さらに他の層を備えていてもよい。
本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムは、上記構成とすることで、第一層に対する第二層の接着性が向上する。その理由は定かではないが、以下のように推測される。
一般的にイミド系樹脂は不活性な樹脂であるため、イミド系樹脂を含む層は、もともと他の層との接着性が良好ではない傾向がある。そのため、イミド系樹脂を含む第一層に対して、第二層を積層したポリイミド系樹脂フィルムでは、第一層と第二層との界面において、剥離現象がみられることがあった。そのため、第一層と第二層との間に接着層といった機能層を別途設けたり、第一層の表面をサンドブラスト処理したりすることにより、第二層との接着性を改善することが考えられる。
一方、本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムでは、イミド系樹脂を含む第一層において、少なくとも第二層が設けられる側の表面が、表面に存在する全てのC元素の結合に対するC−N結合及びC−O結合の合計の結合組成比が4atm%以上という構成を有している。すなわち、第一層における第二層が設けられる側の表面は、活性の高いC−O結合を高い割合で有しているため、第二層との親和性が高いものと考えらえる。
また、本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムにおける上記構成は、イミド転化した第一層に対して表面改質処理(例えば、紫外線照射)した後、劣化したイミド系樹脂を除去することにより得られるものである。具体的には、表面改質処理(例えば紫外線処理)が施された第一層に存在する劣化したイミド系樹脂、すなわち、先の紫外線処理で不必要に切断された結合箇所を、第一層の表面から除去することにより、接着に寄与する極性基である−COOH基や−OH基や−CN基の第一層の表面における存在割合を高くすることができるものと考えられる。
そのため、本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムでは、上述した、機能層を別途設けるという特別な工程や、第一層の表面特性を低下させ得るサンドブラスト等の処理が不要であるため、第一層の機能低下を抑制しつつ、第二層との接着性を向上させることができる。
したがって、本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムは、上記構成とすることで、第一層に対する第二層の接着性が向上する。また、本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムは、複写機全般に使用するベルト、例えば直接転写ベルトや中間転写ベルトといった搬送ベルトとして好適に使用することができる。
一方、本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムでは、イミド系樹脂を含む第一層において、少なくとも第二層が設けられる側の表面が、表面に存在する全てのC元素の結合に対するC−N結合及びC−O結合の合計の結合組成比が4atm%以上という構成を有している。すなわち、第一層における第二層が設けられる側の表面は、活性の高いC−O結合を高い割合で有しているため、第二層との親和性が高いものと考えらえる。
また、本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムにおける上記構成は、イミド転化した第一層に対して表面改質処理(例えば、紫外線照射)した後、劣化したイミド系樹脂を除去することにより得られるものである。具体的には、表面改質処理(例えば紫外線処理)が施された第一層に存在する劣化したイミド系樹脂、すなわち、先の紫外線処理で不必要に切断された結合箇所を、第一層の表面から除去することにより、接着に寄与する極性基である−COOH基や−OH基や−CN基の第一層の表面における存在割合を高くすることができるものと考えられる。
そのため、本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムでは、上述した、機能層を別途設けるという特別な工程や、第一層の表面特性を低下させ得るサンドブラスト等の処理が不要であるため、第一層の機能低下を抑制しつつ、第二層との接着性を向上させることができる。
したがって、本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムは、上記構成とすることで、第一層に対する第二層の接着性が向上する。また、本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムは、複写機全般に使用するベルト、例えば直接転写ベルトや中間転写ベルトといった搬送ベルトとして好適に使用することができる。
[第一層]
本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムにおける第一層は、イミド系樹脂を含んでいる。ここで、イミド系樹脂とは、イミド結合を有する構成単位を含む樹脂をさす。イミド系樹脂の種類は特に限定されるものではなく、例えばイミド系樹脂としては、熱硬化型のポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等が挙げられ、これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムにおける第一層は、イミド系樹脂を含んでいる。ここで、イミド系樹脂とは、イミド結合を有する構成単位を含む樹脂をさす。イミド系樹脂の種類は特に限定されるものではなく、例えばイミド系樹脂としては、熱硬化型のポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等が挙げられ、これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
また、第一層には、上記の樹脂の他に、第一層に含まれるイミド系樹脂の特性を低下させない程度に後述する添加剤を含有させることができる。その場合、第一層における樹脂成分の合計割合は、第一層全体に対して50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることが更に好ましい。
(ポリイミド樹脂)
ポリイミド樹脂としては、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物との重合体であるポリアミック酸(ポリイミド樹脂の前駆体)のイミド化物が挙げられる。ポリイミド樹脂として具体的には、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物との等モル量を溶媒中で重合反応させてポリアミド酸の溶液として得て、そのポリアミド酸をイミド化して得られたものが挙げられる。
ポリイミド樹脂としては、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物との重合体であるポリアミック酸(ポリイミド樹脂の前駆体)のイミド化物が挙げられる。ポリイミド樹脂として具体的には、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物との等モル量を溶媒中で重合反応させてポリアミド酸の溶液として得て、そのポリアミド酸をイミド化して得られたものが挙げられる。
ポリイミド樹脂としては、例えば、下記一般式(I)で示される構成単位を有する樹脂が挙げられる。
(一般式(I)中、R1は4価の有機基であり、芳香族基、脂肪族基、環状脂肪族基、芳香族基と脂肪族基を組み合わせた基、又はそれらが置換された基である(例えば後述するテトラカルボン酸二無水物の残基が挙げられる)。R2は2価の有機基であり、芳香族基、脂肪族基、環状脂肪族基、芳香族基と脂肪族基を組み合わせた基、又はそれらが置換された基である(例えば後述するジアミン化合物の残基が挙げられる)。)
テトラカルボン酸二無水物として具体的には、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、2,3,3’,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、1,2,5,6−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)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等が挙げられる。
一方、ジアミン化合物の具体例としては、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジクロロベンジジン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、1,5−ジアミノナフタレン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、3,3’−ジメチル4,4’−ビフェニルジアミン、ベンジジン、3,3’−ジメチルベンジジン、3,3’−ジメトキシベンジジン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルプロパン、2,4−ビス(β−アミノ第三ブチル)トルエン、ビス(p−β−アミノ−第三ブチルフェニル)エーテル、ビス(p−β−メチル−δ−アミノフェニル)ベンゼン、ビス−p−(1,1−ジメチル−5−アミノ−ペンチル)ベンゼン、1−イソプロピル−2,4−m−フェニレンジアミン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン、ジ(p−アミノシクロヘキシル)メタン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ジアミノプロピルテトラメチレン、3−メチルヘプタメチレンジアミン、4,4−ジメチルヘプタメチレンジアミン、2,11−ジアミノドデカン、1,2−ビス−3−アミノプロボキシエタン、2,2−ジメチルプロピレンジアミン、3−メトキシヘキサメチレンジアミン、2,5−ジメチルヘプタメチレンジアミン、3−メチルヘプタメチレンジアミン、5−メチルノナメチレンジアミン、2,17−ジアミノエイコサデカン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,10−ジアミノ−1,10−ジメチルデカン、12−ジアミノオクタデカン、2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、ピペラジン、H2N(CH2)3O(CH2)2O(CH2)NH2、H2N(CH2)3S(CH2)3NH2、H2N(CH2)3N(CH3)2(CH2)3NH2等が挙げられる。
(ポリアミドイミド樹脂)
ポリアミドイミド樹脂としては、酸無水物基を有する3価のカルボン酸(トリカルボン酸)と、イソシアネート又はジアミンとの重合体が挙げられる。
ポリアミドイミド樹脂としては、酸無水物基を有する3価のカルボン酸(トリカルボン酸)と、イソシアネート又はジアミンとの重合体が挙げられる。
トリカルボン酸としては、トリメリット酸無水物及びその誘導体が好ましい。トリカルボン酸の他に、テトラカルボン酸二無水物、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸などを併用してもよい。
イソシアネートとしては、3,3'−ジメチルビフェニル−4,4'−ジイソシアネート、2,2'−ジメチルビフェニル−4,4'−ジイソシアネート、ビフェニル−4,4'−ジイソシアネート、ビフェニル−3,3'−ジイソシアネート、ビフェニル−3,4'−ジイソシアネート、3,3'−ジエチルビフェニル−4,4'−ジイソシアネート、2,2'−ジエチルビフェニル−4,4'−ジイソシアネート、3,3'−ジメトキシビフェニル−4,4'−ジイソシアネート、2,2'−ジメトキシビフェニル−4,4'−ジイソシアネート、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、ナフタレン−2,6−ジイソシアネート等が挙げられる。ジアミンとしては、上記のイソシアネートと同様の構造を有し、イソシアナト基の代わりにアミノ基を有する化合物が挙げられる。
本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムにおける第一層は、第一層の表面に存在する全てのC元素の結合に対するC−N結合及びC−O結合の合計の結合組成比が4atm%以上である。第一層に対する第二層の接着性向上の観点から、前記結合組成比は、4.5atm%以上であることが好ましく、5atm%以上であることがより好ましい。また、前記結合組成比の上限値は特に限定されるものではない。
第一層の表面に存在する全てのC元素の結合に対するC−N結合及びC−O結合の合計の結合組成比は、X線光電子分光装置(XPS)を用いることにより測定可能であり、以下の方法により測定される。
第一層の表面から第一層の中心部に向かって150nm毎に、深さ600nmまでXPS元素分析装置により、元素N、元素C、元素Оを評価し、第一層に含まれる元素C対するC−N結合及びC−O結合の合計の割合を「結合組成比(atm%)」とする。
測定条件は、後述する実施例と同様に、次の通りである。
・分析装置:日本電子社製JPS−9000MX
・X線源:MgKα線
・加速電圧:10kV
・エミッション電流:30mA
第一層の表面から第一層の中心部に向かって150nm毎に、深さ600nmまでXPS元素分析装置により、元素N、元素C、元素Оを評価し、第一層に含まれる元素C対するC−N結合及びC−O結合の合計の割合を「結合組成比(atm%)」とする。
測定条件は、後述する実施例と同様に、次の通りである。
・分析装置:日本電子社製JPS−9000MX
・X線源:MgKα線
・加速電圧:10kV
・エミッション電流:30mA
なお、第一層に含まれる樹脂成分に由来する元素C、元素Оと、樹脂成分以外の成分(各種添加剤等)に含まれる元素C、元素Оとの判別についても、測定された元素分析結果をピーク分離することにより判別することができる。
[第二層]
本実施形態のポリイミド系樹脂フィルムの第二層は、第一層の表面に設けられる。第二層は、無機層であっても、樹脂層(すなわち、樹脂を主成分とする層)であってもよいが、樹脂層であることが好ましい。
本実施形態のポリイミド系樹脂フィルムの第二層は、第一層の表面に設けられる。第二層は、無機層であっても、樹脂層(すなわち、樹脂を主成分とする層)であってもよいが、樹脂層であることが好ましい。
(無機層)
第二層が無機層である場合、無機層は特に限定されるものではないが、金属を含むか、又は、ケイ素化合物を含むことが好ましい。金属としては、ニッケル、銅、亜鉛等が挙げられる。
また、無機層が金属を含む場合、無機層は、例えば金属めっき加工により形成される。上記金属めっき加工方法としては、第一層の表面に金属めっきが施される方法であればよく、無電解ニッケルめっき、無電解銅めっき、無電解亜鉛めっき等が挙げられ、無電解ニッケルメッキの中でも、無電解ニッケル−リンめっきが好ましく挙げられる。
ケイ素化合物としては、ポリシラザン、シリコン、シラン等が挙げられる。上記ポリシラザンとしては、−SiH2−NH−を基本ユニットとする高分子化合物であり、酸化珪素を主成分とするシリカ膜を形成することができる。
また、無機層がケイ素化合物を含む場合、無機層は、例えば公知のコーティング剤を用いたコーティング加工により形成される。上記コーティング剤としては、例えば、無機シラザンコーティング剤(AZエレクトロニックマテリアルズ社製)が挙げられる。
第二層が無機層である場合、無機層は特に限定されるものではないが、金属を含むか、又は、ケイ素化合物を含むことが好ましい。金属としては、ニッケル、銅、亜鉛等が挙げられる。
また、無機層が金属を含む場合、無機層は、例えば金属めっき加工により形成される。上記金属めっき加工方法としては、第一層の表面に金属めっきが施される方法であればよく、無電解ニッケルめっき、無電解銅めっき、無電解亜鉛めっき等が挙げられ、無電解ニッケルメッキの中でも、無電解ニッケル−リンめっきが好ましく挙げられる。
ケイ素化合物としては、ポリシラザン、シリコン、シラン等が挙げられる。上記ポリシラザンとしては、−SiH2−NH−を基本ユニットとする高分子化合物であり、酸化珪素を主成分とするシリカ膜を形成することができる。
また、無機層がケイ素化合物を含む場合、無機層は、例えば公知のコーティング剤を用いたコーティング加工により形成される。上記コーティング剤としては、例えば、無機シラザンコーティング剤(AZエレクトロニックマテリアルズ社製)が挙げられる。
第二層が樹脂層である場合、イミド系樹脂を含む樹脂層であることが好ましい。
なお、第二層に含有されるイミド系樹脂の詳細については、既述のイミド系樹脂と同義である。以下、樹脂の詳細については、特に断りのない限り、既述で説明した内容と同義である。
なお、第二層に含有されるイミド系樹脂の詳細については、既述のイミド系樹脂と同義である。以下、樹脂の詳細については、特に断りのない限り、既述で説明した内容と同義である。
また、第二層が樹脂層である場合、第二層には、上記の樹脂の他に、第二層に含まれるイミド系樹脂の特性を低下させない程度に後述する添加剤を含有させることができる。その場合、第二層における樹脂成分の合計割合は、第二層全体の50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることが更に好ましい。
〔添加剤〕
本実施形態のポリイミド系樹脂フィルムを形成する第一層及び第二層には下記の添加剤を含有させることができる。
本実施形態のポリイミド系樹脂フィルムを形成する第一層及び第二層には下記の添加剤を含有させることができる。
(導電剤)
本実施形態のポリイミド系樹脂フィルムには、導電性を付与する観点で導電剤が含有されてもよい。
導電剤としては、導電性(例えば体積抵抗率107Ω・cm未満、以下同様である)もしくは半導電性(例えば体積抵抗率107Ω・cm以上1013Ω・cm以下、以下同様である)の粉末(1次粒径が10μm未満の粒子からなる粉末がよく、好ましくは1次粒径が1μm以下の粒子からなる粉末)が挙げられる。
導電剤としては、特に制限はないが、例えば、カーボンブラック(例えばケッチェンブラック、アセチレンブラック、表面が酸化処理されたカーボンブラック等)、金属(例えばアルミニウムやニッケル等)、金属酸化物(例えば酸化イットリウム、酸化錫等)、イオン導電性物質(例えばチタン酸カリウム、LiCl等)等が挙げられる。
本実施形態のポリイミド系樹脂フィルムには、導電性を付与する観点で導電剤が含有されてもよい。
導電剤としては、導電性(例えば体積抵抗率107Ω・cm未満、以下同様である)もしくは半導電性(例えば体積抵抗率107Ω・cm以上1013Ω・cm以下、以下同様である)の粉末(1次粒径が10μm未満の粒子からなる粉末がよく、好ましくは1次粒径が1μm以下の粒子からなる粉末)が挙げられる。
導電剤としては、特に制限はないが、例えば、カーボンブラック(例えばケッチェンブラック、アセチレンブラック、表面が酸化処理されたカーボンブラック等)、金属(例えばアルミニウムやニッケル等)、金属酸化物(例えば酸化イットリウム、酸化錫等)、イオン導電性物質(例えばチタン酸カリウム、LiCl等)等が挙げられる。
導電剤は、その使用目的により選択されるが、カーボンブラックがよく、特に電気抵抗の経時での安定性や、転写電圧による電界集中を抑制する電界依存性の観点から、pH5以下(好ましくはpH4.5以下、より好ましくはpH4.0以下)の酸化処理カーボンブラック(例えば表面にカルボキシル基、キノン基、ラクトン基、水酸基等を付与して得られたカーボンブラック)がよい。
カーボンブラックの平均一次粒子径は、例えば10nm以上50nm以下がよく、15nm以上30nm以下がより好ましい。
カーボンブラックの平均一次粒子径は、次の方法により測定される。まず、測定対象となる無端ベルトから、ミクロトームにより切断して、100nmの厚さの測定サンプルを採取し、本測定サンプルをTEM(透過型電子顕微鏡)により観察する。そして、カーボンブラックの粒子50個の各々の投影面積に等しい円の直径を粒子径として、その平均値を平均一次粒子径とする。
カーボンブラックの平均一次粒子径は、次の方法により測定される。まず、測定対象となる無端ベルトから、ミクロトームにより切断して、100nmの厚さの測定サンプルを採取し、本測定サンプルをTEM(透過型電子顕微鏡)により観察する。そして、カーボンブラックの粒子50個の各々の投影面積に等しい円の直径を粒子径として、その平均値を平均一次粒子径とする。
導電剤の含有量は、目的とする抵抗により選択されるが、例えば、ポリイミド系樹脂フィルムの第一層又は第二層のそれぞれの全質量に対して、1質量%以上50質量%以下が好ましく、更には2質量%以上40質量%以下がより好ましく、4質量%以上30質量%以下が更に好ましい。
導電剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
導電剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
・他の添加剤
導電剤以外のその他の添加剤としては、例えば、カーボンブラックの分散性を向上するための分散剤、機械強度などの各種機能を付与するための各種充填剤、イミド化反応促進のための触媒、製膜品質向上のためのレベリング剤、離型性を向上させるための離型性材料(例えばPTFE、PFA、FEP等のフッ素樹脂粒子)等が挙げられる。
導電剤以外のその他の添加剤としては、例えば、カーボンブラックの分散性を向上するための分散剤、機械強度などの各種機能を付与するための各種充填剤、イミド化反応促進のための触媒、製膜品質向上のためのレベリング剤、離型性を向上させるための離型性材料(例えばPTFE、PFA、FEP等のフッ素樹脂粒子)等が挙げられる。
(厚み比)
本実施形態のポリイミド系樹脂フィルムでは、経時的な使用による第一層に対する第二層の接着性維持の観点から、第一層の厚さと前記第二層の厚さとの比が40:60〜60:40であることが好ましく、45:55〜55:45であることがより好ましい。
本実施形態のポリイミド系樹脂フィルムでは、経時的な使用による第一層に対する第二層の接着性維持の観点から、第一層の厚さと前記第二層の厚さとの比が40:60〜60:40であることが好ましく、45:55〜55:45であることがより好ましい。
本実施形態のポリイミド系樹脂フィルムの厚さは、用途に応じて調整できるものであるが、50μm以上200μm以下であることが好ましく、60μm以上150μm以下であることがより好ましい。
なお、ポリイミド系樹脂フィルムを構成する各層の厚さは、株式会社フィッシャー・インストルメンツ社製:渦電流式膜厚計イソスコープFMP10を使用し測定することができる。本実施形態では12箇所(ポリイミド系樹脂フィルムの軸方向に等間隔で3箇所×ポリイミド系樹脂フィルムの週方向に等間隔で4箇所)について測定を行い、その平均値を平均厚さとした。
なお、ポリイミド系樹脂フィルムを構成する各層の厚さは、株式会社フィッシャー・インストルメンツ社製:渦電流式膜厚計イソスコープFMP10を使用し測定することができる。本実施形態では12箇所(ポリイミド系樹脂フィルムの軸方向に等間隔で3箇所×ポリイミド系樹脂フィルムの週方向に等間隔で4箇所)について測定を行い、その平均値を平均厚さとした。
<ポリイミド系樹脂フィルムの用途>
本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムの用途として、まず画像形成装置における無端ベルトが挙げられる。具体的には、転写装置用のベルト部材(例えば中間転写ベルト、記録媒体搬送ベルト、一次転写ベルト、二次転写ベルト等)、帯電装置用のベルト部材(例えば帯電ベルト等)等に適用される。なお、これらのポリイミド系樹脂フィルムをさらに金属製ロール、樹脂製ロール等のロール上に被覆することで、ロール部材(転写装置用のロール部材、帯電装置用のロール部材)として用いてもよい。
本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムの用途として、まず画像形成装置における無端ベルトが挙げられる。具体的には、転写装置用のベルト部材(例えば中間転写ベルト、記録媒体搬送ベルト、一次転写ベルト、二次転写ベルト等)、帯電装置用のベルト部材(例えば帯電ベルト等)等に適用される。なお、これらのポリイミド系樹脂フィルムをさらに金属製ロール、樹脂製ロール等のロール上に被覆することで、ロール部材(転写装置用のロール部材、帯電装置用のロール部材)として用いてもよい。
画像形成装置用の無端ベルト以外にも、本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムは円筒形状の太陽電池用基材等にも利用し得る。加えて、例えば、搬送ベルト、駆動ベルト、ラミネートベルト、電気絶縁材、配管被覆材、電磁波絶縁材、熱源絶縁体、電磁波吸収フィルム等にも利用し得る。
本実施形態に係る画像形成装置が備える中間転写ベルト(すなわち、無端ベルト)は、本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムからなるベルトであり、また本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムを基材とし、さらにその外周面側および内周面側の少なくとも一方に他の層を積層したベルトであってもよい。
例えば、基材としての本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムの外周面側に、弾性層(例えばシリコーンゴム層)、表面層(例えばフッ素含有樹脂層)等を有する態様であってもよい。
例えば、基材としての本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムの外周面側に、弾性層(例えばシリコーンゴム層)、表面層(例えばフッ素含有樹脂層)等を有する態様であってもよい。
[画像形成装置]
次に、本実施形態に係る画像形成装置について説明する。
本実施形態の画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、転写装置を備え、前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、を備える。
次に、本実施形態に係る画像形成装置について説明する。
本実施形態の画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、転写装置を備え、前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、を備える。
例えば、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、トナーを含む現像剤により、像保持体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、トナー像を記録媒体に定着する定着手段と、を備え、本実施形態のポリイミド系樹脂フィルムが転写装置用のベルト部材又はロール部材として、画像形成装置に適用される態様が挙げられる。
以下、本実施形態に係る画像形成装置について図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の構成を示した概略構成図である。なお、中間転写ベルトとして本実施形態に係る無端ベルトが適用されている。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の構成を示した概略構成図である。なお、中間転写ベルトとして本実施形態に係る無端ベルトが適用されている。
本実施形態に係る画像形成装置100は、図1に示すように、例えば、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であって、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット1Y、1M、1C、1Kと、各画像形成ユニット1Y、1M、1C、1Kにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト15に順次転写(一次転写)させる一次転写部10と、中間転写ベルト15上に転写された重畳トナー像を記録媒体である用紙Kに一括転写(二次転写)させる二次転写部20と、二次転写された画像を用紙K上に定着させる定着装置60と、を備えている。また、画像形成装置100は、各装置(各部)の動作を制御する制御部40を有している。
画像形成装置100の各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、表面に形成されるトナー像を保持する像保持体の一例として、矢印A方向に回転する感光体11を備えている。
感光体11の周囲には、帯電手段の一例として、感光体11を帯電させる帯電器12が設けられ、潜像形成手段の一例として、感光体11上に静電潜像を書込むレーザ露光器13(図中露光ビームを符号Bmで示す)が設けられている。
また、感光体11の周囲には、現像手段の一例として、各色成分トナーが収容されて感光体11上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器14が設けられ、感光体11上に形成された各色成分トナー像を一次転写部10にて中間転写ベルト15に転写する一次転写ロール16が設けられている。
更に、感光体11の周囲には、感光体11上の残留トナーが除去される感光体クリーナ17が設けられ、帯電器12、レーザ露光器13、現像器14、一次転写ロール16及び感光体クリーナ17の電子写真用デバイスが感光体11の回転方向に沿って順次配設されている。これらの画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、中間転写ベルト15の上流側から、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の順に、略直線状に配置されている。
中間転写体である中間転写ベルト15は、体積抵抗率が例えば1×106Ωcm以上1×1014Ωcm以下となるように形成されており、その厚みは、例えば0.1mm程度に構成されている。
中間転写ベルト15は、各種ロールによって図1に示すB方向に目的に合わせた速度で循環駆動(回転)されている。この各種ロールとして、定速性に優れたモータ(不図示)により駆動されて中間転写ベルト15を回転させる駆動ロール31、各感光体11の配列方向に沿って略直線状に延びる中間転写ベルト15を支持する支持ロール32、中間転写ベルト15に対して張力を与えると共に中間転写ベルト15の蛇行を防止する補正ロールとして機能する張力付与ロール33、二次転写部20に設けられる背面ロール25、中間転写ベルト15上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けられるクリーニング背面ロール34を有している。
一次転写部10は、中間転写ベルト15を挟んで感光体11に対向して配置される一次転写ロール16で構成されている。そして、一次転写ロール16は中間転写ベルト15を挟んで感光体11に圧接配置され、更に一次転写ロール16にはトナーの帯電極性(マイナス極性とする。以下同様。)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体11上のトナー像が中間転写ベルト15に順次、静電吸引され、中間転写ベルト15上において重畳されたトナー像が形成されるようになっている。
二次転写部20は、背面ロール25と、中間転写ベルト15のトナー像保持面側に配置される二次転写ロール22と、を備えて構成されている。
背面ロール25は、表面抵抗率が1×107Ω/□以上1×1010Ω/□以下となるように形成され、硬度は、例えば、70°(アスカーC:高分子計器社製、以下同様。)に設定される。この背面ロール25は、中間転写ベルト15の裏面側に配置されて二次転写ロール22の対向電極を構成し、二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール26が接触配置されている。
一方、二次転写ロール22は、体積抵抗率が107.5Ωcm以上108.5Ωcm以下の円筒ロールである。そして、二次転写ロール22は中間転写ベルト15を挟んで背面ロール25に圧接配置され、更に二次転写ロール22は接地されて背面ロール25との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部20に搬送される用紙K上にトナー像を二次転写する。
また、中間転写ベルト15の二次転写部20の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト15上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト15の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ35が接離自在に設けられている。
なお、中間転写ベルト15、一次転写部10(一次転写ロール16)、及び二次転写部20(二次転写ロール22)が、転写手段の一例に該当する。
一方、イエローの画像形成ユニット1Yの上流側には、各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kにおける画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ(ホームポジションセンサ)42が配設されている。また、黒の画像形成ユニット1Kの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ43が配設されている。この基準センサ42は、中間転写ベルト15の裏側に設けられたマークを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部40からの指示により、各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは画像形成を開始するように構成されている。
更に、本実施形態に係る画像形成装置では、用紙Kを搬送する搬送手段として、用紙Kを収容する用紙収容部50、この用紙収容部50に集積された用紙Kを予め定められたタイミングで取り出して搬送する給紙ロール51、給紙ロール51により繰り出された用紙Kを搬送する搬送ロール52、搬送ロール52により搬送された用紙Kを二次転写部20へと送り込む搬送ガイド53、二次転写ロール22により二次転写された後に搬送される用紙Kを定着装置60へと搬送する搬送ベルト55、用紙Kを定着装置60に導く定着入口ガイド56を備えている。
次に、本実施形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。
本実施形態に係る画像形成装置では、図示しない画像読取装置や図示しないパーソナルコンピュータ(PC)等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置により画像処理が施された後、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kによって作像作業が実行される。
本実施形態に係る画像形成装置では、図示しない画像読取装置や図示しないパーソナルコンピュータ(PC)等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置により画像処理が施された後、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kによって作像作業が実行される。
画像処理装置では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、Y、M、C、Kの4色の色材階調データに変換され、レーザ露光器13に出力される。
レーザ露光器13では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームBmを画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの各々の感光体11に照射している。画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの各感光体11では、帯電器12によって表面が帯電された後、このレーザ露光器13によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kによって、Y、M、C、Kの各色のトナー像として現像される。
画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの感光体11上に形成されたトナー像は、各感光体11と中間転写ベルト15とが接触する一次転写部10において、中間転写ベルト15上に転写される。より具体的には、一次転写部10において、一次転写ロール16により中間転写ベルト15の基材に対しトナーの帯電極性(マイナス極性)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が付加され、トナー像を中間転写ベルト15の表面に順次重ね合わせて一次転写が行われる。
トナー像が中間転写ベルト15の表面に順次一次転写された後、中間転写ベルト15は移動してトナー像が二次転写部20に搬送される。トナー像が二次転写部20に搬送されると、搬送手段では、トナー像が二次転写部20に搬送されるタイミングに合わせて給紙ロール51が回転し、用紙収容部50から目的とするサイズの用紙Kが供給される。給紙ロール51により供給された用紙Kは、搬送ロール52により搬送され、搬送ガイド53を経て二次転写部20に到達する。この二次転写部20に到達する前に、用紙Kは一旦停止され、トナー像が保持された中間転写ベルト15の移動タイミングに合わせて位置合わせロール(不図示)が回転することで、用紙Kの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。
二次転写部20では、中間転写ベルト15を介して、二次転写ロール22が背面ロール25に加圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Kは、中間転写ベルト15と二次転写ロール22との間に挟み込まれる。その際に、給電ロール26からトナーの帯電極性(マイナス極性)と同極性の電圧(二次転写バイアス)が印加されると、二次転写ロール22と背面ロール25との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト15上に保持された未定着トナー像は、二次転写ロール22と背面ロール25とによって加圧される二次転写部20において、用紙K上に一括して静電転写される。
その後、トナー像が静電転写された用紙Kは、二次転写ロール22によって中間転写ベルト15から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写ロール22の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト55へと搬送される。搬送ベルト55では、定着装置60における最適な搬送速度に合わせて、用紙Kを定着装置60まで搬送する。定着装置60に搬送された用紙K上の未定着トナー像は、定着装置60によって熱及び圧力で定着処理を受けることで用紙K上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Kは、画像形成装置の排出部に設けられた排紙収容部(不図示)に搬送される。
一方、用紙Kへの転写が終了した後、中間転写ベルト15上に残った残留トナーは、中間転写ベルト15の回転に伴ってクリーニング部まで搬送され、クリーニング背面ロール34及び中間転写ベルトクリーナ35によって中間転写ベルト15上から除去される。
<ポリイミド系樹脂フィルムの製造方法>
次に本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムの製造方法について、第二層が樹脂層である場合を例にとって説明する。本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムの製造方法として、好ましくは下記の1)〜7)の工程を有するが、下記の方法に限定されるものではない。
1)基材上に、第一層を形成するための塗布液(以下、「第一層塗布液」ともいう。)を塗布して塗膜を形成する工程
2)前記塗膜を加熱して乾燥、及び焼成させることにより第一層を形成する工程
3)形成された第一層に対して表面改質処理をする工程
4)表面改質処理された第一層の表面から劣化したイミド系樹脂を除去する工程
5)劣化したイミド系樹脂が除去された第一層の表面に対して、第二層を形成するための塗布液(以下、「第二層塗布液」ともいう。)を塗布して塗膜を形成する工程
6)前記塗膜を加熱して乾燥、及び焼成させることにより第二層を形成する工程
7)第一層及び第二層を有するポリイミド系樹脂フィルムを前記基材から分離する工程
次に本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムの製造方法について、第二層が樹脂層である場合を例にとって説明する。本実施形態に係るポリイミド系樹脂フィルムの製造方法として、好ましくは下記の1)〜7)の工程を有するが、下記の方法に限定されるものではない。
1)基材上に、第一層を形成するための塗布液(以下、「第一層塗布液」ともいう。)を塗布して塗膜を形成する工程
2)前記塗膜を加熱して乾燥、及び焼成させることにより第一層を形成する工程
3)形成された第一層に対して表面改質処理をする工程
4)表面改質処理された第一層の表面から劣化したイミド系樹脂を除去する工程
5)劣化したイミド系樹脂が除去された第一層の表面に対して、第二層を形成するための塗布液(以下、「第二層塗布液」ともいう。)を塗布して塗膜を形成する工程
6)前記塗膜を加熱して乾燥、及び焼成させることにより第二層を形成する工程
7)第一層及び第二層を有するポリイミド系樹脂フィルムを前記基材から分離する工程
ここで、塗布液とは、溶剤中に、樹脂成分が溶解されたもので、例えば固形分濃度は10質量%以上30質量%以下である。
上記工程1)において、基材は特に限定されるものでないが、円筒状の基材(金型)が好適に用いられる。基材は金属基材でもよいが、金属製の代わりに、樹脂製、ガラス製、セラミック製など、他の素材の基材を用いてもよい。また、基材の表面にガラスコート、セラミックコート等を設けてもよく、シリコーン系、フッ素系等の剥離剤を塗布してもよい。
上記工程1)において、基材は特に限定されるものでないが、円筒状の基材(金型)が好適に用いられる。基材は金属基材でもよいが、金属製の代わりに、樹脂製、ガラス製、セラミック製など、他の素材の基材を用いてもよい。また、基材の表面にガラスコート、セラミックコート等を設けてもよく、シリコーン系、フッ素系等の剥離剤を塗布してもよい。
また、上記工程中の塗布方法としては、例えばブレード塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、浸漬塗布法、ビード塗布法、エアーナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法が挙げられる。
上記工程3)において、表面改質処理の方法は特に制限されるものではないが、例えば、紫外線照射処理、プラズマ処理、エキシマレーザー処理、フレーム処理、コロナ処理等が挙げられる。中でも、低圧水銀ランプもしくはエキシマランプを用いる紫外線照射処理、又はプラズマ処理が望ましい。
上記工程6)において、劣化したイミド系樹脂を除去する方法として、例えば洗浄により除去する方法が挙げられる。洗浄の具体的な方法として、拭き取り洗浄(「払拭洗浄」ともいう。)、洗浄剤中に浸漬する浸漬洗浄、流動させた洗浄剤中に浸漬する流動洗浄、超音波洗浄、スクラブ洗浄、シャワー洗浄等が挙げられるが、払拭洗浄又は超音波洗浄が好ましい。
以上、本実施形態について説明したが、上記実施の形態に限定的に解釈されるものではなく、種々の変形、変更、改良が可能である。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」はすべて質量基準である。
<第一層塗布液の調製>
全芳香族系ポリイミド樹脂ワニス(ユニチカ製、ユーイミドKX、固形分率18質量% 溶剤:N−メチル−2−ピロリドン(NMP))1000gに、導電剤としてカーボンブラック(オリオンエンジニアドカーボンズ製、SB4、一次粒子径:25nm)を48.6g(すなわち、27phr)添加し、高圧衝突型分散機(ジーナス製)を用いて200Mpaにてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに2分割したスラリーを衝突させることを5回行い、分散を行った。
全芳香族系ポリイミド樹脂ワニス(ユニチカ製、ユーイミドKX、固形分率18質量% 溶剤:N−メチル−2−ピロリドン(NMP))1000gに、導電剤としてカーボンブラック(オリオンエンジニアドカーボンズ製、SB4、一次粒子径:25nm)を48.6g(すなわち、27phr)添加し、高圧衝突型分散機(ジーナス製)を用いて200Mpaにてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに2分割したスラリーを衝突させることを5回行い、分散を行った。
<第二層塗布液A1の調製>
全芳香族系ポリイミド樹脂ワニス(ユニチカ製、ユーイミドKX、固形分率18質量% 溶剤:N−メチル−2−ピロリドン(NMP))1000gに、導電剤としてカーボンブラック(オリオンエンジニアドカーボンズ製、SB4、一次粒子径:25nm)を43.2g(すなわち、24phr)添加したものを高圧衝突型分散機(ジーナス製)を用い200Mpaにてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに2分割したスラリーを衝突させることを5回行い、分散を行った。この分散液をNMPで固形分率10質量%に希釈した。
全芳香族系ポリイミド樹脂ワニス(ユニチカ製、ユーイミドKX、固形分率18質量% 溶剤:N−メチル−2−ピロリドン(NMP))1000gに、導電剤としてカーボンブラック(オリオンエンジニアドカーボンズ製、SB4、一次粒子径:25nm)を43.2g(すなわち、24phr)添加したものを高圧衝突型分散機(ジーナス製)を用い200Mpaにてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに2分割したスラリーを衝突させることを5回行い、分散を行った。この分散液をNMPで固形分率10質量%に希釈した。
<第二層塗布液A2の調製>
全芳香族系ポリアミドイミド樹脂ワニス(日立化成製、HPC−9000、固形分率15質量%、溶剤:N−メチル−2−ピロリドン(NMP))1000gに、導電剤としてカーボンブラック(オリオンエンジニアドカーボンズ製、FW1、一次粒子径:13nm)を33g(すなわち、22phr)添加したものを高圧衝突型分散機(ジーナス製)を用い200Mpaにてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに2分割したスラリーを衝突させることを5回行い、分散を行った。この分散液をNMPで固形分率10質量%に希釈した。
全芳香族系ポリアミドイミド樹脂ワニス(日立化成製、HPC−9000、固形分率15質量%、溶剤:N−メチル−2−ピロリドン(NMP))1000gに、導電剤としてカーボンブラック(オリオンエンジニアドカーボンズ製、FW1、一次粒子径:13nm)を33g(すなわち、22phr)添加したものを高圧衝突型分散機(ジーナス製)を用い200Mpaにてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに2分割したスラリーを衝突させることを5回行い、分散を行った。この分散液をNMPで固形分率10質量%に希釈した。
<第二層塗布液A3の調製>
全芳香族系ポリアミドイミド樹脂ワニス(日立化成製、HPC−9000、固形分率15質量%、溶剤:N−メチル−2−ピロリドン(NMP))1000gに、導電剤としてカーボンブラック(オリオンエンジニアドカーボンズ製、FW1、一次粒子径:13nm)を33g(すなわち、22phr)添加したものを高圧衝突型分散機(ジーナス製)を用い200Mpaにてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに2分割したスラリーを衝突させることを5回行い、分散を行った。
全芳香族系ポリアミドイミド樹脂ワニス(日立化成製、HPC−9000、固形分率15質量%、溶剤:N−メチル−2−ピロリドン(NMP))1000gに、導電剤としてカーボンブラック(オリオンエンジニアドカーボンズ製、FW1、一次粒子径:13nm)を33g(すなわち、22phr)添加したものを高圧衝突型分散機(ジーナス製)を用い200Mpaにてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに2分割したスラリーを衝突させることを5回行い、分散を行った。
<第二層塗布液A4の調製>
全芳香族系ポリイミド樹脂ワニス(ユニチカ製、ユーイミドKX、固形分率18質量% 溶剤:N−メチル−2−ピロリドン(NMP))1000gに、導電剤としてカーボンブラック(オリオンエンジニアドカーボンズ製、SB4、一次粒子径:25nm)を43.2g(すなわち、24phr)添加したものを高圧衝突型分散機(ジーナス製)を用い200Mpaにてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに2分割したスラリーを衝突させることを5回行い、分散を行った。
全芳香族系ポリイミド樹脂ワニス(ユニチカ製、ユーイミドKX、固形分率18質量% 溶剤:N−メチル−2−ピロリドン(NMP))1000gに、導電剤としてカーボンブラック(オリオンエンジニアドカーボンズ製、SB4、一次粒子径:25nm)を43.2g(すなわち、24phr)添加したものを高圧衝突型分散機(ジーナス製)を用い200Mpaにてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに2分割したスラリーを衝突させることを5回行い、分散を行った。
[実施例1]
−第一層の形成−
第一層塗布液をフローコート法にてφ278mmのアルミ製パイプ外面に、膜厚が75μmになるように塗布し、150℃で30分回転乾燥(「乾燥工程」ともいう。)した。その後、340℃のオーブンに1時間入れて加熱(「焼成工程」ともいう。)した後、取り出すことでポリイミド樹脂フィルムが外面に塗布形成されたアルミ製パイプを得た。
−第一層の形成−
第一層塗布液をフローコート法にてφ278mmのアルミ製パイプ外面に、膜厚が75μmになるように塗布し、150℃で30分回転乾燥(「乾燥工程」ともいう。)した。その後、340℃のオーブンに1時間入れて加熱(「焼成工程」ともいう。)した後、取り出すことでポリイミド樹脂フィルムが外面に塗布形成されたアルミ製パイプを得た。
(表面改質処理)
ポリイミド樹脂フィルムが外面に塗布形成されたアルミ製パイプを、低圧水銀灯を内蔵した紫外線照射装置(センエンジニアリング製)に入れ、回転させながら、ランプとアルミ製パイプにコートされたフィルム表面との距離を10mmとし、照射強度17mW/cm2の条件で、5分間UV処理した。
ポリイミド樹脂フィルムが外面に塗布形成されたアルミ製パイプを、低圧水銀灯を内蔵した紫外線照射装置(センエンジニアリング製)に入れ、回転させながら、ランプとアルミ製パイプにコートされたフィルム表面との距離を10mmとし、照射強度17mW/cm2の条件で、5分間UV処理した。
(洗浄処理)
クリーンルーム用ワイパー(大日貿易株式会社製、テクニクロスTX604)に純水をふくませ、上記表面処理後の第一層の表面に対して、ワイパーに色が付かなくなるまでワイパーを交換しながら払拭した。
クリーンルーム用ワイパー(大日貿易株式会社製、テクニクロスTX604)に純水をふくませ、上記表面処理後の第一層の表面に対して、ワイパーに色が付かなくなるまでワイパーを交換しながら払拭した。
−第二層の形成−
第一層が外面に塗布形成されたアルミ製パイプの表面に、第二層塗布液A1をフローコート法にて膜厚が5μmになるように塗布し、150℃で30分回転乾燥(「乾燥工程」ともいう。)した。その後、340℃のオーブンに1時間入れて加熱(「焼成工程」ともいう。)した後、取り出すことで、二層ポリイミド系樹脂が外面に塗布形成されたアルミ製パイプを得た。
第一層が外面に塗布形成されたアルミ製パイプの表面に、第二層塗布液A1をフローコート法にて膜厚が5μmになるように塗布し、150℃で30分回転乾燥(「乾燥工程」ともいう。)した。その後、340℃のオーブンに1時間入れて加熱(「焼成工程」ともいう。)した後、取り出すことで、二層ポリイミド系樹脂が外面に塗布形成されたアルミ製パイプを得た。
−評価用の無端ベルトの作製−
外面に塗布形成された二層ポリイミド系樹脂をアルミ製パイプより取り外し、幅363mmになるようにカットすることで、第一層及び第二層を備えるポリイミド系樹脂フィルムからなる無端ベルトを得た。
表1に示すように、この無端ベルトの第一層に対する第二層の厚み比(第二層/第一層)は、5/75であった。
外面に塗布形成された二層ポリイミド系樹脂をアルミ製パイプより取り外し、幅363mmになるようにカットすることで、第一層及び第二層を備えるポリイミド系樹脂フィルムからなる無端ベルトを得た。
表1に示すように、この無端ベルトの第一層に対する第二層の厚み比(第二層/第一層)は、5/75であった。
[実施例2〜13、比較例1〜6]
表1に従って、作製条件を変更した以外は、実施例1と同様にして無端ベルトを得た。ただし、第二層塗布液A1に代えて第二層塗布液A2、又はA3を使用した場合、第二層を形成するための加熱工程の条件は、260℃のオーブンに1時間とした。また、比較例3及び6では、第一層形成時の前記焼成工程は行わず、150℃で30分回転乾燥させる乾燥工程までとした。
また、第一層の表面処理について、実施例7及び8では、エキシマランプを内蔵した紫外線照射装置(エム・ディ・コム社製)を使用し、実施例9及び10では、プラズマ表面改質装置(Diener社製)を使用した。
なお、表1中、比較例3及び比較例6に「不可」との記載があるが、比較例3及び比較例6では、第一層を形成せず、すなわち第二層塗布液のみから形成される単層のものであるため、前記「不可」とは、第一層に対して表面処理及び洗浄工程を行うことができなかったことを示す。
表1に従って、作製条件を変更した以外は、実施例1と同様にして無端ベルトを得た。ただし、第二層塗布液A1に代えて第二層塗布液A2、又はA3を使用した場合、第二層を形成するための加熱工程の条件は、260℃のオーブンに1時間とした。また、比較例3及び6では、第一層形成時の前記焼成工程は行わず、150℃で30分回転乾燥させる乾燥工程までとした。
また、第一層の表面処理について、実施例7及び8では、エキシマランプを内蔵した紫外線照射装置(エム・ディ・コム社製)を使用し、実施例9及び10では、プラズマ表面改質装置(Diener社製)を使用した。
なお、表1中、比較例3及び比較例6に「不可」との記載があるが、比較例3及び比較例6では、第一層を形成せず、すなわち第二層塗布液のみから形成される単層のものであるため、前記「不可」とは、第一層に対して表面処理及び洗浄工程を行うことができなかったことを示す。
<評価>
各例の無端ベルト(すなわち、ポリイミド系樹脂フィルムからなるもの)について、以下の評価を行った。その結果を表1に示す。
各例の無端ベルト(すなわち、ポリイミド系樹脂フィルムからなるもの)について、以下の評価を行った。その結果を表1に示す。
[層間の接着性]
(初期):各サンプルを JIS K 5600−5−6(1999年)に従ってクロスカット試験を行い、第一層と第二層との接着性を下記の基準により分類した。なお、カットの間隔は1mmとした。
(ラン後):富士ゼロックス社製のApeosport C3375の転写ユニット部分のみを回転できる治具を作製。得られた円筒状フィルムを治具に取り付け、300Kcycle回転後、JIS K 5600−5−6(1999年)に従ってクロスカット試験を行い、第一層と第二層との接着性を下記の基準により分類した。なお、カットの間隔は1mmとした。
(初期):各サンプルを JIS K 5600−5−6(1999年)に従ってクロスカット試験を行い、第一層と第二層との接着性を下記の基準により分類した。なお、カットの間隔は1mmとした。
(ラン後):富士ゼロックス社製のApeosport C3375の転写ユニット部分のみを回転できる治具を作製。得られた円筒状フィルムを治具に取り付け、300Kcycle回転後、JIS K 5600−5−6(1999年)に従ってクロスカット試験を行い、第一層と第二層との接着性を下記の基準により分類した。なお、カットの間隔は1mmとした。
分類0:カットの縁が完全に滑らかで、どの格子の目にもはがれがない。
分類1:カットの交差点における塗膜の小さなはがれ。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に5%を上回ることはない。
分類2:塗膜がカットの縁に沿って、及び/又は交差点においてはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは明確に5%を超えるが15%を上回ることはない。
分類3:塗膜がカットの縁に沿って、部分的又は全面的に大はがれを生じており、及び/又は目のいろいろな部分が、部分的又は全面的にはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に15%を超えるが35%を上回ることはない。
分類4:塗膜がカットの縁に沿って、部分的又は全面的に大はがれを生じており、及び/又は数か所の目が部分的又は全面的にはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に35%を超えるが65%を上回ることはない。
分類5:はがれの程度が分類4を超える場合。
分類1:カットの交差点における塗膜の小さなはがれ。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に5%を上回ることはない。
分類2:塗膜がカットの縁に沿って、及び/又は交差点においてはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは明確に5%を超えるが15%を上回ることはない。
分類3:塗膜がカットの縁に沿って、部分的又は全面的に大はがれを生じており、及び/又は目のいろいろな部分が、部分的又は全面的にはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に15%を超えるが35%を上回ることはない。
分類4:塗膜がカットの縁に沿って、部分的又は全面的に大はがれを生じており、及び/又は数か所の目が部分的又は全面的にはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に35%を超えるが65%を上回ることはない。
分類5:はがれの程度が分類4を超える場合。
[内面表面抵抗率、及び内面表面抵抗率バラツキ]
得られた各例の無端ベルトの内面表面抵抗率は内円筒φ16mm,外円筒φ30mm×φ40mmの二重円筒式プローブを用い、下面を絶縁体にした測定装置を用い、この装置の内円筒に100Vをかけたときに外円筒に流れる電流量(電圧印加後10秒値)を測定し、内面表面抵抗率を計算により求める。
内面表面抵抗率バラツキは、各無端ベルトの内面の表面抵抗率を上記の方法で24点測定し、各点の常用対数値の最大値と最小値の差を抵抗バラツキ値とした。
得られた各例の無端ベルトの内面表面抵抗率は内円筒φ16mm,外円筒φ30mm×φ40mmの二重円筒式プローブを用い、下面を絶縁体にした測定装置を用い、この装置の内円筒に100Vをかけたときに外円筒に流れる電流量(電圧印加後10秒値)を測定し、内面表面抵抗率を計算により求める。
内面表面抵抗率バラツキは、各無端ベルトの内面の表面抵抗率を上記の方法で24点測定し、各点の常用対数値の最大値と最小値の差を抵抗バラツキ値とした。
[C−N結合及びC−O結合の合計の結合組成比]
第一層の表面に存在する全てのC元素の結合に対するC−N結合及びC−O結合の合計の結合組成比は、光電子分光装置(日本電子製、JPS−9000MX)を使用して測定した。測定条件は、X線源としてMgKα線を用い、加速電圧を10kV、エミッション電流を10mAに設定した。各例の第一層と第二層の界面における第一層の表面について、C1Sピークをナロースキャン及びピーク分離し、第一層の表面に存在する全てのC元素の結合に対するC−N結合及びC−O結合の合計の結合組成比(atm%)を測定した。
第一層の表面に存在する全てのC元素の結合に対するC−N結合及びC−O結合の合計の結合組成比は、光電子分光装置(日本電子製、JPS−9000MX)を使用して測定した。測定条件は、X線源としてMgKα線を用い、加速電圧を10kV、エミッション電流を10mAに設定した。各例の第一層と第二層の界面における第一層の表面について、C1Sピークをナロースキャン及びピーク分離し、第一層の表面に存在する全てのC元素の結合に対するC−N結合及びC−O結合の合計の結合組成比(atm%)を測定した。
[二次転写効率]
二次転写効率は、得られた各例の無端ベルトを中間転写体として画像形成装置に適用し、以下の方法により求めた。22℃55%RHの環境下において、10mm×50mmのK60%の画像を中間転写体に形成後、用紙に転写し、定着される前に機械を止め、用紙に転写されたトナー量と中間転写体に残ったトナー量を測定し、下記で示される式により転写効率を求め、以下の基準により評価した。
転写効率(%)=(用紙に転写されたトナー量)÷(用紙に転写されたトナー量+中間転写体に残ったトナー量)×100
A(◎):95%以上
B(○):92.5%以上〜95%未満
C(△):90%以上〜92.5%未満
D(×):90%未満
二次転写効率は、得られた各例の無端ベルトを中間転写体として画像形成装置に適用し、以下の方法により求めた。22℃55%RHの環境下において、10mm×50mmのK60%の画像を中間転写体に形成後、用紙に転写し、定着される前に機械を止め、用紙に転写されたトナー量と中間転写体に残ったトナー量を測定し、下記で示される式により転写効率を求め、以下の基準により評価した。
転写効率(%)=(用紙に転写されたトナー量)÷(用紙に転写されたトナー量+中間転写体に残ったトナー量)×100
A(◎):95%以上
B(○):92.5%以上〜95%未満
C(△):90%以上〜92.5%未満
D(×):90%未満
表1より、実施例のポリイミド系樹脂フィルムは、比較例のポリイミド系樹脂フィルムに比べ、第一層に対する第二層の接着性が優れることが分かる。また、実施例のポリイミド系樹脂フィルムからなる無端ベルトを中間転写体に適用した場合、実用上、問題ないことが分かる。
1Y,1M,1C,1K 画像形成ユニット
10 一次転写部
11 感光体
12 帯電器
13 レーザ露光器
14 現像器
15 中間転写ベルト
16 一次転写ロール
17 感光体クリーナ
20 二次転写部
22 二次転写ロール
25 背面ロール
26 給電ロール
31 駆動ロール
32 支持ロール
33 張力付与ロール
34 クリーニング背面ロール
35 中間転写ベルトクリーナ
40 制御部
42 基準センサ
43 画像濃度センサ
50 用紙収容部
51 給紙ロール
52 搬送ロール
53 搬送ガイド
55 搬送ベルト
56 定着入口ガイド
60 定着装置
100 画像形成装置
10 一次転写部
11 感光体
12 帯電器
13 レーザ露光器
14 現像器
15 中間転写ベルト
16 一次転写ロール
17 感光体クリーナ
20 二次転写部
22 二次転写ロール
25 背面ロール
26 給電ロール
31 駆動ロール
32 支持ロール
33 張力付与ロール
34 クリーニング背面ロール
35 中間転写ベルトクリーナ
40 制御部
42 基準センサ
43 画像濃度センサ
50 用紙収容部
51 給紙ロール
52 搬送ロール
53 搬送ガイド
55 搬送ベルト
56 定着入口ガイド
60 定着装置
100 画像形成装置
Claims (7)
- イミド系樹脂を含む第一層であって、前記第一層の表面に存在する全てのC元素の結合に対するC−N結合及びC−O結合の合計の結合組成比が4atm%以上である第一層と、
前記第一層の表面に設けられる第二層と、
を有するポリイミド系樹脂フィルム。 - 前記第二層が、イミド系樹脂を含む樹脂層、又は無機層である請求項1に記載のポリイミド系樹脂フィルム。
- 前記第二層の前記イミド系樹脂が、ポリアミドイミド樹脂である請求項2に記載のポリイミド系樹脂フィルム。
- 前記第一層の厚さと前記第二層の厚さとの比が40:60〜60:40である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のポリイミド系樹脂フィルム。
- 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のポリイミド系樹脂フィルムからなる無端ベルト。
- 請求項5に記載の無端ベルトからなる中間転写ベルト。
- 請求項5に記載の無端ベルトを備える画像形成装置。
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JP2007182503A (ja) | 2006-01-06 | 2007-07-19 | Toppan Printing Co Ltd | 表面改質フィルムの製造方法 |
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2019
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221101 |
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A02 | Decision of refusal |
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